7. 如图甲所示,金属导轨
MN和
PQ平行,间距
L=1 m,与水平面之间的夹角
α=37°,匀强磁场磁感应强度大小
B=2.0 T,方向垂直于导轨平面向上,
MP间接有阻值
R=1.5 Ω的电阻,质量
m=0.5 kg,接入电路中电阻
r=0.5 Ω的金属杆
ab垂直导轨放置,金属杆与导轨间的动摩擦因数为
μ=0.2。现用恒力
F沿导轨平面向上拉金属杆
ab,使其由静止开始运动,当金属杆上滑的位移
x=3.8 m时达到稳定状态,金属杆始终与导轨接触良好,对应过程的
v-
t图像如图乙所示。取
g=10 m/s
2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,导轨足够长且电阻不计。求:
(1)恒力
F的大小及金属杆的速度为0.4 m/s时的加速度大小;
(2)从金属杆开始运动到刚达到稳定状态,通过电阻
R的电荷量;
(3)从金属杆开始运动到刚达到稳定状态,金属杆上产生的焦耳热。