如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角
θ=30°的斜面上(导轨电阻不计),导轨间距
L=0.4 m,导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN.Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下,Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为
B=0.5 T.在区域Ⅰ中,将质量
m1=0.1 kg、电阻
R1=0.1 Ω的金属条
ab放在导轨上.在区域Ⅱ中将质量
m2=0.4 kg,电阻
R2=0.4 Ω的光滑导体棒
cd置于导轨上。当
cd由静止开始下滑时,
ab刚好不下滑,
cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,
ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取
g=10 m/s
2,则在金属条
ab出现滑动之前,求:
(1)当
cd下滑的速度
v1=5m/s时,
ab所受的安培力;
(2)当
cd从静止下滑到速度
v1=5m/s的过程中,
cd滑动的距离
x=4 m,此过程中
ab上产生的热量
Q是多少;
(3)要保持金属条
ab始终不滑动,
cd向下滑动的最大速度
v2是多大。
