如圖甲,平行導(dǎo)軌MN、M
0N
0固定在水平面上,左端MM
0之間接有一個(gè)R
1=4Ω的定值電阻,足夠長的絕緣傾斜軌道NP、N
0P
0與平行導(dǎo)軌分別平滑連接于N、N
0點(diǎn),導(dǎo)軌間距L=3m。定值電阻R
1的右邊有一個(gè)寬度d
1=1m方向豎直向下的磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度B
1隨t的變化規(guī)律如圖乙所示。在該磁場右邊有一根質(zhì)量m=1kg、電阻R
2=4Ω、長L=3m的導(dǎo)體棒ab置于水平導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒右側(cè)x=4m處有一邊界AA
0,AA
0右側(cè)有一寬度d
2=2m方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B
2=1T。t=0時(shí)刻,導(dǎo)體棒ab在平行于導(dǎo)軌F=6N的水平恒力作用下從靜止開始向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)體棒ab離開B
2磁場區(qū)域時(shí)撤去恒力F,之后與完全相同的靜止導(dǎo)體棒cd發(fā)生碰撞并粘在一起滑上絕緣傾斜軌道。已知導(dǎo)體棒ab初始位置到AA
0間的軌道粗糙,棒ab和cd與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ均為0.4,其它軌道光滑,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,g=10m/s
2。
(1)求導(dǎo)體棒ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B
2前通過電阻R
1的電流大小和方向;
(2)棒ab和cd碰后在斜面上升的最大高度;
(3)求出導(dǎo)體棒最終停止的位置到AA
0的距離;
(4)在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中,求定值電阻R
1中產(chǎn)生的焦耳熱。