如图甲所示,间距为L=0.3m、足够长的固定光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面成θ=30°角,左端M、P之间连接有电流传感器和阻值为R=0.4Ω的定值电阻.导轨上垂直停放一质量为m=0.1kg、电阻为r=0.20Ω的金属杆ab,且与导轨接触良好,整个装置处于磁感应强度方向垂直导轨平面向下、大小为B=0.50T的匀强磁场中.在t=0时刻,用一与导轨平面平行的外力F斜向上拉金属杆ab,使之从由静止开始沿导轨平面斜向上做直线运动,电流传感器将通过R的电流i即时采集并输入电脑,可获得电流i随时间t变化的关系图线,如图乙所示.电流传感器和导轨的电阻及空气阻力均忽略不计,重力加速度大小为g=10m/s2. (1)求2s时刻杆ab的速度υ大小; (2)试证明金属杆做匀加速直线运动,并计算加速度a的大小; (3)求从静止开始在2秒内通过金属杆ab横截面的电量q; (4)求2s时刻外力F的功率P. |