10.
如图所示,PQ和MN是固定于水平面内间距L=1.0m的平行金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计.两相同的金属棒ab、cd放在轨道上,运动过程中始终与轨道垂直,且接触良好,它们与轨道形成闭合回路.已知每根金属棒的质量m=0.20kg,每根金属棒位于两轨道之间部分的电阻值R=1.0Ω;金属棒与轨道间的动摩擦因数μ=0.20,且与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.整个装置处在竖直向上、磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中,取重力加速度g=10m/s
2.
(1)若用一个适当的水平外力F向右拉金属棒cd,使其沿轨道匀速运动时,金属棒ab也恰好以恒定速度沿轨道运动.求水平外力F的大小.
(2)在t=0时刻,用垂直于金属棒的水平力F向右拉金属棒cd,使其从静止开始沿轨道以a=5.0m/s
2的加速度做匀加速直线运动.
①画出金属棒ab运动前,F′-t图象,并求出该过程中水平力F′的冲量.
②若金属棒ab运动前,金属棒ab上产生的焦耳热为Q=0.33J,求水平力F′所做的功.