21.如圖所示,質(zhì)量為M的足夠長的金屬導(dǎo)軌MPQN放在光滑的絕緣水平面上,MP、QN平行且間距為L,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ef垂直放置在導(dǎo)軌上,接入電路中的電阻為R,棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ,且始終接觸良好。其右側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的光滑立柱c、d,且PQdc構(gòu)成正方形。導(dǎo)軌PQ段電阻為r。開始時(shí),以cd為邊界(圖中虛線所示),其右側(cè)空間存在著方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場,cd右側(cè)的導(dǎo)軌除PQ段以外的電阻為零;其左側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為R
0,勻強(qiáng)磁場水平向右,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,在t=0時(shí),一水平向右的拉力F垂直作用在導(dǎo)軌的PQ邊上,使導(dǎo)軌由靜止開始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動,重力加速度取g。求:
(1)回路中磁通量的增加量隨時(shí)間的變化規(guī)律;
(2)若導(dǎo)軌運(yùn)動過程中導(dǎo)體棒ef對導(dǎo)軌壓力始終大于零,求t=t
1時(shí)導(dǎo)體棒ef對軌道的壓力大??;
(3)在(2)的條件下,若在某一過程中導(dǎo)軌動能增加量為ΔE
k,導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W,求回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q。