7.
如图甲所示,光滑的平行金属导轨水平放置,导轨间距为l,左侧接一阻值为R的电阻.在MN与PQ之间存在垂直轨道平面的有界匀强磁场,磁场宽度为d.一质量为m的金属棒ab置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,不计导轨和金属棒的电阻.金属棒ab受水平力F=
+0.4(N)的作用,其中x为金属棒距MN的距离,F与x的关系如图乙所示.金属棒ab从磁场的左边界由静止开始运动,通过电压传感器测得电阻R两端电压随时间均匀增大.已知l=1m,m=1kg,R=0.5Ω,d=1m.问:
(1)金属棒刚开始运动时的加速度为多少?并判断该金属棒在磁场中做何种运动.
(2)磁感应强度B的大小为多少?
(3)若某时刻撤去外力F后棒的速度v随位移s的变化规律满足v=v
0-
s(v
0为撤去外力时的速度,s为撤去外力F后的位移),且棒运动到PQ处时恰好静止,则外力F作用的时间为多少?
(4)在(3)的情况下,金属棒从MN运动到PQ的整个过程中左侧电阻R产生的热量约为多少?