问题
计算题
如图所示，间距
的足够长的光滑平行金属导轨与水平面成
角放置，导轨电阻不计，导轨上端连有
的电阻，磁感应强度为
的匀强磁场垂直导轨平面向上，
时刻有一质量
，电阻
的金属棒，以
的初速度从导轨上某一位置
开始沿导轨向上滑行，金属棒垂直导轨且与导轨接触良好，与此同时对金属棒施加一个沿斜面向上且垂直于金属棒的外力
，使金属棒做加速度大小为
的匀减速直线运动，则：
（1）
时，外力的大小？
（2）若已知金属棒运动从开始运动到最高点的过程中，电阻
上产生的热量为
，求此过程中外力做的功？
（3）到最高点后，撤去外力，经过足够长时间后，最终电阻上消耗的功率是多少？
答案
（1）
（2）
（3）
（1）
，其中
，得
；
如图受力分析，有
，
其中
，
，
解得：
（2）到最高点位移:
,
由动能定理得：
，
其中
，
解得：
（3）如图，最后稳定时导体棒速度满足:
，
解得：
本题考查电磁感应与牛顿运动定律和能量的结合，根据导体棒做匀加速运动，求出末速度，求出安培力，在下落过程中根据动能定理求出拉力做功