如圖所示,相互平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為θ=30°的絕緣斜面上,相距為L,導(dǎo)軌下端連接一個(gè)定值電阻R
1,上端通過開關(guān)S(S是閉合的)連接一個(gè)定值電阻R
2.導(dǎo)體棒ab放在導(dǎo)軌上靠近下端的位置,與導(dǎo)軌垂直并接觸良好.在導(dǎo)軌平面上虛線MN以下的區(qū)域內(nèi),存在著垂直穿過斜面向上的勻強(qiáng)磁場.現(xiàn)對導(dǎo)體棒施加平行導(dǎo)軌向上的恒定拉力F,使它沿導(dǎo)軌先向上加速運(yùn)動(dòng),在到達(dá)虛線MN之前,導(dǎo)體棒已經(jīng)開始做勻速運(yùn)動(dòng),速度大小為
v=.當(dāng)導(dǎo)體棒到達(dá)MN時(shí),立即撤去拉力F,導(dǎo)體棒向上運(yùn)動(dòng)一段后又向下滑動(dòng),在導(dǎo)體棒再次進(jìn)入磁場前斷開開關(guān)S,導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后又恰好做勻速運(yùn)動(dòng).已知R
1=R
2=R,導(dǎo)體棒的阻值為
r=、質(zhì)量為m,重力加速度為g,導(dǎo)體棒的起始位置曲到MN的距離為2L,導(dǎo)軌電阻不計(jì).求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和拉力F的大;
(2)導(dǎo)體棒從ab開始運(yùn)動(dòng)到回到初始位置ab的過程中電阻R
1產(chǎn)生的熱量Q
1;
(3)若在導(dǎo)體棒ab再次進(jìn)入磁場時(shí)沒有斷開開關(guān)S,則導(dǎo)體棒ab將如何運(yùn)動(dòng).