如图甲,平行导轨MN、
固定在水平面上,左端
之间接有一个
的定值电阻,足够长的绝缘倾斜轨道NP、
与平行导轨分别平滑连接于N、
点,导轨间距
。定值电阻
的右边有一个宽度
方向竖直向下的磁场区域,磁感应强度
随t的变化规律如图乙所示。在该磁场右边有一根质量
、电阻
、长
的导体棒ab置于水平导轨上,导体棒右侧
处有一边界
,
右侧有一宽度
方向竖直向下的匀强磁场区域,磁感应强度大小
。
时刻,导体棒ab在平行于导轨
的水平恒力作用下从静止开始向右运动,当导体棒ab离开
磁场区域时撤去恒力F,之后与完全相同的静止导体棒cd发生碰撞并粘在一起滑上绝缘倾斜轨道。已知导体棒ab初始位置到
间的轨道粗糙,棒ab和cd与轨道间的动摩擦因数
均为0.4,其它轨道光滑,导体棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,
。
(1)求导体棒ab进入匀强磁场前通过电阻的电流大小和方向;
(2)棒ab和cd碰后在斜面上升的最大高度;
(3)求出导体棒最终停止的位置到的距离;
(4)在导体棒运动的整个过程中,求定值电阻中产生的焦耳热。