如圖所示,兩根相距為L的金屬軌道固定于水平面上,導軌電阻不計,一根質(zhì)量為 m、長為 L、電阻為RW#W$W%.K**S*&5^U的金屬棒兩端放于導軌上,導軌與金屬棒間的動摩擦因數(shù)為 µ,棒與導軌的接觸良好.導軌左端連有阻值為2 R 的電阻,在電阻兩端接有電壓傳感器并與計算機相連.有 n 段方向豎直向下、寬度為a、間距為b的勻強磁場(a>b),磁感應強度為 B.金屬棒初始位于 OO′處,與第一段磁場相距2 a.
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(1)若金屬棒有向右的初速度 v0,為使金屬棒保持v0一直向右穿過各磁場,需對金屬棒施加一個水平向右的拉力,求金屬棒進入磁場前拉力F1 的大小和進入磁場后拉力 F2 的大。
(2)在(1)的情況下,求金屬棒從OO′開始運動到剛離開第 n 段磁場過程中,拉力所做的功;
(3)若金屬棒初速度為零,現(xiàn)對棒施以水平向右的恒定拉力F,使棒穿過各段磁場,發(fā)現(xiàn)計算機顯示出的電壓隨時間做周期性變化,如圖所示.從金屬棒進入第一段磁場開始計時,求整個過程中導軌左端電阻上產(chǎn)生的熱量.
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