如图，一倾角为a的光滑固定斜面的顶端放有质量 M = 0…——2021 高考物理第 12 题答案解析

12. 如图，一倾角为a的光滑固定斜面的顶端放有质量 $M = 0 . 0 6 \mathrm { k g }$ 的U 型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻 $R = 3 \Omega$ 的金属棒CD的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路CDEF； $E F$ 与斜面底边平行，长度 L=0.6m。初始时 $C D$ 与 $E F$ 相距 $s _ { 0 } = 0 . 4 \mathrm { m }$ ，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离 $s _ { \mathrm { 1 } } = \frac { 3 } { 1 6 } \mathrm { m }$ 后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小$B = 1 \mathrm { T }$ ，重力加速度大小取 $g = 1 0 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 } , \mathrm { s i n } \alpha = 0 . 6$ 。求：

（1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；

（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数；

（3）导体框匀速运动的距离。