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水平面间的动摩擦因数μ=0.2,框架的宽度l=0.4m、质量m1=0.2kg。质量m2=0.1kg、电

阻R=0.4Ω的导体棒ab垂直放在框架上,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应

强度大小B=0.5T。对棒施加图示的水平恒力F,棒从静止开始无摩擦地运动,当棒的运

动速度达到某值时,框架开始运动。棒与框架接触良好,设框架与水平面间最大静摩擦

力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2。求:

⑴框架刚开始运动时棒的速度v;

⑵欲使框架运动,所施加水平恒力F的最小值;

⑶若施加于棒的水平恒力F为3N,棒从静止开始运动0.7m时框架开始运动,求此过程

中回路中产生的热量Q。

 

 

 

 

 

 

 

答案

 

(1) 框架开始运动时,MN边所受安培力的大小等于其所受的最大静摩擦力,故有

F安=μ(m1+ m2)g (2分)

 F安=BIL     (1分)

E=Blv        (1分)

      (1分)

解得v=6m/s    (1分)

(2)框架开始运动时,MN边所受安培力的大小等于其所受的最大静摩擦力,设此时加在ab上的恒力为F,应有F≥F安,当F=F安时,F最小(2分),设为Fmin

故有Fmin=μ(m1+m2)g=0.6N     (3分)

(3)根据能量转化和守恒定律,F做功消耗外界能量,转化为导体棒ab的动能和回路中产生的热量,

,(3分)

框架开始运动时,ab的速度v=6m/s

解得Q=0.3J(2分)

 

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