如图,倾斜固定放置的“Π”形光滑金属导轨,位于与水平面成
θ角的平面内,导轨宽为
L,电阻不计。宽度均为
d的矩形有界匀强磁场Ⅰ、Ⅱ方向垂直导轨平面向下,磁感应强度大小均为
B,两磁场间的距离也为
d。质量为
m、电阻为
R的金属杆ab平行于导轨顶部,从距离磁场Ⅰ上边缘
h处由静止释放。已知金属杆进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等,且始终与导轨接触良好,重力加速度为
g。
(1)求金属杆刚进入磁场Ⅰ时的速度
v大小;
(2)定性分析金属杆穿过两磁场的过程中能量是如何变化的;
(3)分析并说明金属杆释放处与磁场Ⅰ上边缘的距离
h需满足的条件;
(4)作出金属杆从进入磁场Ⅰ到离开磁场Ⅱ这一过程中的
v-t图像。
