
如圖所示,M′MNN′為放置在粗糙絕緣水平面上的U型金屬框架,MM′和NN′相互平行且足夠長,間距l(xiāng)=0.40m,質(zhì)量M=0.20kg.質(zhì)量m=0.10kg的導(dǎo)體棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上,導(dǎo)體棒與框架的摩擦忽略不計.整個裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T.t=0時,垂直于導(dǎo)體棒ab施加一水平向右的恒力F,導(dǎo)體棒ab從靜止開始運(yùn)動;當(dāng)t=t
1時,金屬框架將要開始運(yùn)動,此時導(dǎo)體棒的速度v
1=6.0m/s;經(jīng)過一段時間,當(dāng)t=t
2時,導(dǎo)體棒ab和金屬框架開始做加速度相等的勻加速直線運(yùn)動,其加速度
a=m/s2.在運(yùn)動過程中,導(dǎo)體棒ab始終與MM′和NN′垂直且接觸良好.已知導(dǎo)體棒ab的電阻r=0.30Ω,框架MN部分的阻值R=0.10Ω,其他電阻不計.設(shè)框架與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s
2.
(1)求動摩擦因數(shù)μ;
(2)求拉力F;
(3)若在0~t
1這段時間內(nèi),MN上產(chǎn)生的熱量Q=0.10J,求該過程中導(dǎo)體棒ab位移x的大。