如图甲所示,两根足够长的竖直光滑平行金属导轨相距
L1=0.1
m,导轨下端通过导线连接阻值
R=0.4Ω的电阻,导轨电阻不计。一质量
m=0.2
kg、阻值
r=0.1Ω的金属棒
ab放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,整个装置处于垂直导轨平面向外的磁场中,取
g=10m/s
2。

(1)若金属棒距导轨下端
L2=0.2
m,磁场随时间变化的规律如图乙所示,为保持金属棒静止,试求加在金属棒中央、沿竖直方向的外力随时间变化的关系。
(2)若所加磁场的磁感应强度大小恒为
B1,通过恒定功率
Pm=6
W的竖直向上的拉力使棒从静止开始向上运动,棒向上运动的位移随时间变化的情况如图丙所示,试求磁感应强度
B1的大小和变速运动阶段在电阻
R上产生的热量。