(16分) 如圖所示,兩足夠長平行光滑的水平金屬導軌MN、PQ相距為,兩軌道與等寬的平行金屬導軌
、
相連,
、
之間接有電阻
。傾斜軌道面與水平面所成夾角為
,傾斜軌道處有磁感應(yīng)強度為
的勻強磁場垂直
、
導軌平面向上。在水平軌道
、
處有磁感應(yīng)強度為
豎直向上的勻強磁場。今有一質(zhì)量為
、電阻為
的金屬棒從傾斜軌道上距離下端為
處由靜止釋放(金屬棒始終與軌道垂直),已知金屬棒與傾斜軌道間動摩擦因數(shù)為
,金屬棒到達傾斜軌道底端前已勻速運動,通過底端進入水平軌道時速度大小不改變(取
。求:
(1)金屬棒在運動過程中的最大速度。
(2)金屬棒在水平軌道上運動的距離(提示:在非勻變速直線運動中,牛頓定律可寫成:,其中
是合外力的平均值、
是加速度平均值)。
(3)整個過程中電阻
上產(chǎn)生的熱量。
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