如圖所示,兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距L=1m,其電阻不計(jì),兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成θ=30°角,N、Q兩端接有R=1Ω的電阻。一金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,ab兩端與導(dǎo)軌始終有良好接觸,已知ab的質(zhì)量m=0.2kg,電阻r=1Ω,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T。ab在平行于導(dǎo)軌向上的拉力作用下,以初速度v
1=0.5m/s沿導(dǎo)軌向上開始運(yùn)動(dòng),可達(dá)到最大速度v=2m/s。運(yùn)動(dòng)過程中拉力的功率恒定不變,重力加速度g=10m/s
2。
(1)求金屬棒速度最大時(shí)所受安培力F
A的大小,及拉力的功率P;
(2)ab開始運(yùn)動(dòng)后,經(jīng)t=0.09s速度達(dá)到v
2=1.5m/s,此過程中電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為0.03J,求該過程中ab沿導(dǎo)軌的位移大小x;
(3)金屬棒速度達(dá)到v
2后,立即撤去拉力,棒回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)速度大小v
3=1.0m/s,求該過程中棒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t
1。