题目内容

如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距L1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,上端连接阻值R=1.5Ω的电阻,质量为m=0.2kg,阻值r=0.5Ω的金属棒ab放在两导轨上,距离导轨最上端为L2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触.整个装置处于一个匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直向下,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示,为保持ab棒静止,在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F,g=10m/s2。求:

(1)当t=2s时,通过ab棒的感应电流的大小与方向;

(2)当t=3s时,ab棒所受的安培力的大小和方向;

(3)请在图丙中画出前4s内外力F随时间变化的图象(规定F方向沿斜面向上为正)。

要求写出必要的分析与计算过程。

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