15. 如图所示,
MCN与
PDQ是一组足够长的平行光滑导轨,间距
,
MC、
PD倾斜,
CN、
DQ在同一水平面内,
CD与
CN垂直,
C、
D处平滑连接。水平金属导轨间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度
。质量
、电阻
、长度为
L的硬质导体棒
a静止在水平轨道上,与
a完全相同的导体棒
b从距水平面高度
的倾斜绝缘轨道上由静止释放,最后恰好不与
a棒相撞,运动过程中
a、
b棒始终与导轨垂直且接触良好。不计其他电阻和空气阻力,重力加速度
g取
。
(1)求
b棒刚进入磁场时,
a棒所受安培力的大小;
(2)求整个过程中通过
a棒的电荷量
q及
a棒距离
CD的初始距离
;
(3)
a、
b棒稳定后,在释放
b棒的初始位置由静止释放相同的
棒,所有棒运动稳定后,在同一位置再由静止释放相同的
棒,所有棒运动再次稳定后,依此类推,逐一由静止释放
、
、……、
。当释放的
最终与所有棒运动稳定后,求从
棒开始释放到与所有棒运动保持相对稳定时,回路中产生的焦耳热
。