如图所示,两根间距为
L的金属导轨
MN和
PQ,电阻不计,左端弯曲部分光滑,水平部分导轨与导体棒间的滑动摩擦因数为
μ,水平导轨左端有宽度为
d、方向竖直向上的匀强磁场Ⅰ,右端有另一磁场Ⅱ,其宽度也为
d,但方向竖直向下,两磁场的磁感强度大小均为
B0,相隔的距离也为
d.有两根质量为
m、电阻均为
R的金属棒
a和
b与导轨垂直放置,
b棒置于磁场Ⅱ中点
C、
D处.现将
a棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放并沿导轨运动下去.
(1)当
a棒在磁场Ⅰ中运动时,若要使
b棒在导轨上保持静止,则
a棒刚释放时的高度应小于某一值
h0,求
h0的大小;
(2)若将
a棒从弯曲导轨上高度为
h(h<h0)处由静止释放,
a棒恰好能运动到磁场Ⅱ的左边界处停止,求
a棒克服安培力所做的功;
(3)若将
a棒仍从弯曲导轨上高度为
h(h<h0)处由静止释放,为使
a棒通过磁场Ⅰ时恰好无感应电流,可让磁场Ⅱ的磁感应强度随时间而变化,将
a棒刚进入磁场Ⅰ的时刻记为
t=0,此时磁场Ⅱ的磁感应强度为
B0,试求出在
a棒通过磁场Ⅰ的这段时间里,磁场Ⅱ的磁感应强度随时间变化的关系式。
