6. 如图所示,足够长、间距为
L的平行光滑金属导轨
ab、d
e构成倾角为
θ的斜面,上端接有阻值为
R的定值电阻,足够长的平行光滑金属导轨
bc、
ef处于同一水平面内,倾斜导轨与水平导轨在
b、
e处平滑连接,且
b、
e处装有感应开关。倾斜导轨处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,水平导轨处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小均为
B。距离
b足够远处接有未闭合的开关S,在开关S右侧垂直导轨放置导体棒N,在倾斜导轨上距
b、
e足够远的位置放置导体棒M,现将导体棒M由静止释放,当导体棒M通过
b、
e处后瞬间感应开关自动断开。已知导体棒M的质量为
m,电阻为
R,导体棒N的质量为2
m,电阻为2
R,两导体棒运动过程中始终与导轨接触良好且与导轨垂直,重力加速度为
g,不计导轨电阻及空气阻力。
(1)保持开关S断开,求导体棒M通过感应开关前瞬间的速度大小;
(2)若固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,求导体棒M在水平导轨上运动的位移;
(3)若不固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,求导体棒N上产生的焦耳热。