21.如圖所示,平行長直光滑固定的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平面與水平面的夾角θ=30°,導(dǎo)軌間距為L=0.5m,上端接有R=3Ω的電阻,在導(dǎo)軌中間加一垂直軌道平面向下的勻強磁場,磁場區(qū)域為OO'O
1'O
1,磁感應(yīng)強度大小為B=2T,磁場區(qū)域?qū)挾葹閐=0.4m,放在導(dǎo)軌上的一金屬桿ab質(zhì)量為m=0.08kg、電阻為r=2Ω,從距磁場上邊緣d
0處由靜止釋放,金屬桿進入磁場上邊緣的速度v=2m/s。導(dǎo)軌的電阻可忽略不計,桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸,重力加速度大小為g=10m/s
2,求:
(1)金屬桿距磁場上邊緣的距離d
0;
(2)桿通過磁場區(qū)域的過程中所用的時間;
(3)金屬桿通過磁場區(qū)域的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q
R。