19.如圖甲,M
1M
4、N
1N
4為平行放置的水平金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距L=1.0m,左端接有R=0.5Ω的定值電阻。寬度d
1=0.5m的M
1M
2N
2N
1區(qū)域I分布著方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B
1,其變化規(guī)律如圖乙所示。寬度d
2=1.0m的M
2M
3N
3N
2區(qū)域Ⅱ無(wú)磁場(chǎng),導(dǎo)軌M
2M
3、N
2N
3與金屬棒的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,其余導(dǎo)軌均光滑。M
3N
3右側(cè)區(qū)域Ⅲ分布著足夠長(zhǎng)的B
2=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其方向豎直向上。質(zhì)量均為m=0.3kg,電阻均為r=0.5Ω的導(dǎo)體棒CD、SP分別緊靠M
2N
2右側(cè)、M
3N
3左側(cè)。t=0時(shí),CD在與導(dǎo)軌平行的恒力F=3.0N的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),與SP碰撞前瞬間撤去F,之后CD與SP發(fā)生彈性碰撞,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且與導(dǎo)軌垂直,不計(jì)導(dǎo)軌電阻和空氣阻力,重力加速度取g=10m/s
2,求:
(1)CD從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到即將與SP碰撞所用時(shí)間t;
(2)0~0.5s過(guò)程中CD上產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)定值電阻R的電荷量。