Question

【題目】如圖甲所示，質(zhì)量為M的“”形金屬框架MNPQ放在傾角為的絕緣斜面上，框架MN、PQ部分的電阻不計(jì)，相距為L，上端NP部分的電阻為R。一根光滑金屬棒ab在平行于斜面的力(圖中未畫出)的作用下，靜止在距離框架上端NP為L的位置。整個(gè)裝置處于垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，其中B0、t0均為已知量。已知ab棒的質(zhì)量為m，電阻為R，長(zhǎng)為L，與框架接觸良好并始終相對(duì)斜面靜止，t0時(shí)刻框架也靜止，框架與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。求：

⑴t0時(shí)刻，流過(guò)ab棒的電流大小和方向；

⑵0～t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)ab棒的電荷量及ab棒產(chǎn)生的熱量；

⑶框架MNPQ什么時(shí)候開(kāi)始運(yùn)動(dòng)？

Answer 1

【答案】⑴ a→b ⑵ ⑶

【解析】（1）設(shè)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，由法拉第電磁感應(yīng)定律有

由閉合電路歐姆定律有，金屬棒中的電流大小

由楞次定律知，金屬棒中的電流方向是a→b．

（2）由焦耳定律有，流過(guò)ab棒的電荷量

ab棒產(chǎn)生的熱量

（3）設(shè)經(jīng)時(shí)間t框架恰好要?jiǎng)樱瑢?duì)框架分析受力，有

而， ，

代入解得