相距
L=1.5 m的足够长金属导轨竖直放置,质量为
m1=1 kg的金属棒
ab和质量为
m2=0.27 kg的金属棒
cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图甲所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同.
ab棒光滑,
cd棒与导轨间的动摩擦因数为
μ=0.75,两棒总电阻为
R=1.8 Ω,导轨电阻不计.
ab棒在方向竖直向上、大小按图乙所示规律变化的外力
F作用下,从静止开始,沿导轨做匀加速直线运动,同时
cd棒由静止释放。已知由乙图可以求出磁感应强度
B=1.2 T、
ab棒加速度大小为
a=1 m/s
2.(
g=10 m/s
2)


(1)求
ab棒在2 s末的速率和2 s内的位移;
(2)若外力
F在2 s内做功近似等于29 J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;
(3)求出
cd棒达到最大速度所需的时间
t0,并在图丙中定性画出
cd棒所受摩擦力
Ffcd随时间变化的图象。