如图所示,两根足够长平行金属导轨
MN、
PQ固定在倾角
θ=37°的绝缘斜面上,顶部接有一阻值
R=3 Ω的定值电阻,下端开口,轨道间距
L=1 m.整个装置处于磁感应强度
B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向上.质量
m=1 kg的金属棒
ab置于导轨上,
ab在导轨之间的电阻
r=1 Ω,电路中其余电阻不计.金属棒
ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨,且与导轨接触良好.不计空气阻力影响.已知金属棒
ab与导轨间动摩擦因数
μ=0.5,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取
g=10 m/s
2.
(1)求金属棒
ab沿导轨向下运动的最大速度
vm;
(2)求金属棒
ab沿导轨向下运动过程中,电阻
R上的最大电功率
PR;
(3)若从金属棒
ab开始运动至达到最大速度过程中,电阻
R上产生的焦耳热总共为1.5 J,求流过电阻
R的总电荷量
q.