Question

如圖所示存在范圍足夠大的磁場區，虛線OO′為磁場邊界，左側為豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B₁，右側為豎直向上的磁感應強度為B₂的勻強磁場區，B₁＝B₂＝B.有一質量為m且足夠長的U形金屬框架MNPQ平放在光滑的水平面上，框架跨過兩磁場區，磁場邊界OO′與框架的兩平行導軌MN、PQ垂直，兩導軌相距L，一質量也為m的金屬棒垂直放置在右側磁場區光滑的水平導軌上，并用一不可伸長的繩子拉住，繩子能承受的最大拉力是F₀，超過F₀繩子會自動斷裂，已知棒的電阻是R，導軌電阻不計，t＝0時刻對U形金屬框架施加水平向左的拉力F讓其從靜止開始做加速度為a的勻加速直線運動．
(1) 求在繩未斷前U形金屬框架做勻加速運動t時刻水平拉力F的大小；繩子斷開后瞬間棒的加速度．
(2) 若在繩子斷開的時刻立即撤去拉力F，框架和導體棒將怎樣運動，求出它們的最終狀態的速度．
(3) 在(2)的情景下，求出撤去拉力F后棒上產生的電熱和通過導體棒的電量．

Answer 1

略