10.
光滑平行金属导轨\(aa′\)、\(bb′\)与光滑平行金属导轨\(cc′\)、\(dd′\)共面连接,它们与水平地面成\(θ=30^{0}\)角,\(aa′\)、\(bb′\)之间的距离为\(L\),\(cc′\)、\(dd′\)之间的距离为\(\dfrac{L}{2}\),\(L=1m\)。有一根质量为\(m=0.1kg\)、长也为\(L=1m\)的均匀直导体棒\(MN\)垂直于导轨放置于\(aa′\)和\(bb′\)之间,如图所示。已知导体棒\(MN\)的电阻为\(r=4Ω\),导轨上端连接一个阻值为\(R=2Ω\)的定值电阻,两段导轨均足够长,导轨与导体棒始终接触良好。在导轨所在空间内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度为\(B=1T\)。将导体棒由静止开始释放,求:
\((1)\)导体棒\(MN\)在导轨\(aa′\)、\(bb′\)上达到匀速状态时的速度\(v_{1}\);
\((2)\)若导体棒\(MN\)在导轨上\(aa′\)、\(bb′\)下滑高度\(h_{1}=0.3m\)后达到匀速状态\(v_{1}\),计算导体棒从释放到速度达到\(v_{1}\),通过导体棒横截面的电荷量;
\((3)\)若导体棒\(MN\)在导轨\(cc′\)、\(dd′\)上下滑高度\(h_{2}=3.45m\)后再次达到匀速状态,试计算导体棒从进入导轨\(cc′\)、\(dd′\)到再次达到匀速状态,电阻\(R\)上产生的热量。