如图所示,竖直平面内有一半径为、电阻为、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在、处与相距为、电阻不计的平行光滑金属轨道、相接,之间接有电阻,已知=12,=4。 在MN上方及下方有水平方向的匀强磁场和,磁感应强度大小均为。现有质量为、电阻不计的导体棒,从半圆环的最高点处由静止下落,在下落 过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,设平行轨道足够长。已知导体棒下落/2时的速度大小为,下落到处的速度大小为。
(1)求导体棒从下落/2时的加速度大小。
(2)若导体棒进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变,求磁场I和Ⅱ之间的距离和上的电功率。
(3)若将磁场Ⅱ的边界略微下移,导体棒刚进入磁场Ⅱ时速度大小为,要使其在外力作用下做匀加速直线运动,加速度大小为,求所加外力随时间变化的关系式。