如图所示.在一光滑水平的桌面上.放置一质量为M.宽为L的足够长“U 型框架.其ab部分电阻为R.框架其它部分的电阻不计.垂直框架两边放一质量为m.电阻为R的金属棒cd.它们之间的动摩擦因数为μ.棒通过细线跨过一定滑轮与劲度系数为k的另一端固定的轻弹簧相连.开始弹簧处于自然状态.框架和棒均静止.现在让框架在大小为2μmg的水平拉力作用下.向右做加速运动.引起棒的运� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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如图所示，在一光滑水平的桌面上，放置一质量为M，宽为L的足够长“U”型框架，其ab部分电阻为R，框架其它部分的电阻不计。垂直框架两边放一质量为m、电阻为R的金属棒cd，它们之间的动摩擦因数为μ，棒通过细线跨过一定滑轮与劲度系数为k的另一端固定的轻弹簧相连。开始弹簧处于自然状态，框架和棒均静止。现在让框架在大小为2μmg的水平拉力作用下，向右做加速运动，引起棒的运动可看成是缓慢的。水平桌面位于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。问：
（1）框架和棒刚开始运动的瞬间，框架的加速度为多大？
（2）框架最后做匀速运动（棒处于静止状态）时的速度多大？
（3）若框架通过位移S 后开始匀速，已知弹簧的弹性势能的表达式为 k x²(x为弹簧的形变量)，则在框架通过位移 s 的过程中，回路中产生的电热为多少？

_.【解析】(1) 设水平拉力为F，则F＝2μmg，对框架由牛顿第二定律：F-μmg＝Ma , 解出。(2) 设框架做匀速运动的速度大小为v，则感应电动势 E=BLv , 回路中的电流 ,对框架由力的平衡得, 联立以上各式解出 (3) 在框架滑过S的过程中，设产生的电热为Q_l,摩擦生热为Q₂，由功能关系, 其中,在框架匀速后，对棒由力的平衡得 ,联立以上各式并结合,, 解出。【答案】(1) ; (2) ; (3) 点评：　本题是一条学科内综合题, 同时又是一条新情景试题, 本题物理过程较复杂, 涉及弹性力、磁场力、摩擦力、牛顿第二定律、感应电动势、全电路欧姆定律、功能关系、力的平衡等众多知识点, 考查考生多角度探究问题的能力。解题关键：理清物理过程,分析各个物理过程中的受力时,不要漏掉力; 正确把握各个物理量的关系, 在各个过程中选用合适的规律求解.，特别要关注各个力所对应的能量。

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