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【如图所示,两完全相同的金属棒垂直放在水平光滑导轨上,其质量均为m=1kg,导轨间距d=0.5m,现两棒并齐,中间夹一长度不计的轻质压缩弹簧,弹簧弹性势能为Ep=16J.现释放弹簧(与两棒不】
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问题描述:

如图所示,两完全相同的金属棒垂直放在水平光滑导轨上,其质量均为m=1kg,导轨间距d=0.5m,现两棒并齐,中间夹一长度不计的轻质压缩弹簧,弹簧弹性势能为Ep=16J.现释放弹簧(与两棒不拴接),两金属棒获得大小相等的速度,且ab棒平行导轨进入一随时间变化的磁场,已知B=2+0.5t(单位:T),方向垂直导轨平面向下,导轨上另有两个挡块P、Q,cd棒与之碰撞时无能量损失,Pc=aM=16m,两棒电阻均为R=5Ω,导轨电阻不计,若从释放弹簧时开始计时(不考虑弹簧弹开两棒的时间),在ab棒进入磁场边界的瞬间,加一外力F(大小和方向都可以变化),使之始终做加速度a=0.5m/s2的匀减速直线运动,求:

(1)ab棒刚进入磁场时的外力F的大小与方向;

(2)ab棒速度为零时所受到的安培力.

孙敬回答:
  (1)弹簧弹开时,两棒获得速度大小均为v0,则Ep=2×12mv02,得v0=4m/sab棒经t1=aMv0=164s=4s进入磁场,此时磁感应强度为B1=2+0.5×4T=4T,ab棒受到的安培力F安=B21d2v02R=1.6N.依牛顿第二定律   F安-F=ma,得...
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