如图所示,两条平行的金属导轨相距
L=
lm,金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中。金属棒
MN和
PQ的质量均为
m=0.2
kg,电阻分别为
RMN=1Ω和
RPQ=2Ω.
MN置于水平导轨上,与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5,
PQ置于光滑的倾斜导轨上,两根金属棒均与导轨垂直且接触良好。从
t=0时刻起,
MN棒在水平外力
F1的作用下由静止开始以
a=1
m/
s2的加速度向右做匀加速直线运动,
PQ则在平行于斜面方向的力
F2作用下保持静止状态。
t=3
s时,
PQ棒消耗的电功率为8
W,不计导轨的电阻,水平导轨足够长,
MN始终在水平导轨上运动。求:
(1)磁感应强度
B的大小;
(2)
t=0~3
s时间内通过
MN棒的电荷量;
(3)求
t=6
s时
F2的大小和方向;
(4)若改变
F1的作用规律,使
MN棒的运动速度
v与位移
s满足关系:
v=0.4
s,
PQ棒仍然静止在倾斜轨道上。求
MN棒从静止开始到
s=5
m的过程中,系统产生的焦耳热。
