如圖所示,空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),有一對(duì)光滑平行金屬導(dǎo)軌,處于同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),導(dǎo)軌間距L=1m,電阻可忽略不計(jì)。質(zhì)量均為m=1kg,電阻均為R=2.5Ω的金屬導(dǎo)體棒MN和PQ垂直放置于導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好。先將PQ暫時(shí)鎖定,金屬棒MN在垂直于棒的拉力F作用下,由靜止開始以加速度a=0.4m/s
2向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),5s后保持拉力F的功率不變,直到棒以最大速度v
m做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(1)求棒MN的最大速度v
m;
(2)當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度v
m時(shí),解除PQ鎖定,同時(shí)撤去拉力F,兩棒最終均勻速運(yùn)動(dòng)。求解除PQ棒鎖定后,到兩棒最終勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,電路中產(chǎn)生的總焦耳熱。
(3)若PQ始終不解除鎖定,當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度v
m時(shí),撤去拉力F,棒MN繼續(xù)運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)后停下來(lái)?
(運(yùn)算結(jié)果可用根式表示)