4.
MNDE和
PQGF为硬质材料制成的光滑平行金属导轨如图放置,其中导轨
PQ与
MN水平放置(足够长),导轨
QG和
ND与水平成30°放置,导轨
GF和
DE水平放置(足够长)。导轨水平间距为
L=1.0m,导轨所在区域都存在垂直导轨平面向上的匀强磁场,且磁感应强度大小相等为
B=1T。导轨左侧放置金属棒
a,
a被绝缘细绳拴住,细绳能承受的最大拉力为2N,金属棒
b放置在水平导轨与倾斜导轨相连处,
b距离
a足够远,两金属棒的质量都为2.0kg,金属棒
a的电阻
R1=0.25Ω,金属棒
b的电阻
R2=0.50Ω,其他部分均不计电阻。现使
b从静止开始沿倾斜导轨滑下,经0.4s它刚滑动到倾斜导轨底端,此时细绳恰好被拉断。已知金属棒
b在由倾斜轨道运动到水平轨道时无能量损失,从金属棒
b开始运动到两者运动稳定,整个过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好,
g取10m/s
2。求:
(1)细绳刚被拉断时金属棒
b的速度;
(2)导轨倾斜部分
QG的长度;
(3)整个运动过程中电路产生的热量。