问题
计算题
（20分）如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨MN、QP相距为l=1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，上端连接阻值为R＝2Ω的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度Ｂ＝0.4Ｔ。质量m＝0.2kg、电阻r=1Ω的金属棒ab，以初速度v0从导轨底端向上滑行，金属棒ab在安培力和一
平行于导轨平面的外力Ｆ的共同作用下做匀变速直线运动，加速度大小为a＝3m/s2，方向始终沿导轨向下，在金属棒在导轨上运动的过程中，电阻R消耗的最大功率Pm=1.28W。设金属棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数
=0.25。（g="10" m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：
（1）金属棒初速度v0的大小；
（2）当金属棒速度的大小为初速度大小一半时施加在金属棒上外力F的大小和方向；
（3）请画出金属棒在导轨上整个运动过程中外力F随时间t变化所对应的图线。（不需要写出现计算过程）
答案
（1）
（2）在上升过程中：
，方向沿导轨平面向上；
在下降过程中：
，方向沿导轨平面向上
（3）图线见解析。
（1）
（2分）
（2分）
（2分）
（2）当
时，
（2分）
分两种情况
ⅰ）在上升过程中
（2分）
（1分） 方向沿导轨平面向上 （1分）
ⅱ）在下降过程中
（2分） （1分）方向沿导轨平面向上（1分）
（3）如图所示（4分）
