如圖所示,兩根半徑為r=0.5m的四分之一光滑圓弧軌道,間距為L=1m,軌道電阻不計。在其上端連有一阻值為R=2Ω的電阻,圓弧軌道處于輻向磁場中,所在處的磁感應強度大小均為B1=1T,其頂端A、B與圓心處等高。兩根完全相同的金屬棒mn、pq在軌道頂端和底端,e、f是兩段光滑的絕緣材料,緊靠圓弧軌道最底端,足夠長的光滑金屬軌道左側是一個C=0.05F的電容器。將金屬棒mn從軌道頂端AB處由靜止釋放。已知當金屬棒到達如圖所示的CD位置,金屬棒的速度達到最大,此時金屬棒與軌道圓心連線所在平面和水平面夾角為θ=60°。mn棒到達最底端時速度為v=2m/s(此時與pq還沒有碰撞)。已知金屬棒mn,pq質量均為m=0.4kg、電阻均為R0=2Ω,求:
(1)當金屬棒的速度最大時,流經金屬棒pq的電流方向和pq金屬棒此時的熱功率;
(2)金屬棒滑到軌道底端的整個過程(此時與pq還沒有碰撞)中流經電阻R的電量;
(3)金屬棒mn和pq發(fā)生碰撞后粘在一起運動,經過兩小段光滑絕緣材料e,f后繼續(xù)向左運動,進入磁感應強度為B2=2T的勻強磁場,求金屬棒最后的速度大小。
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