Question

（1）若金属棒有向右的初速度v₀，为使金属棒保持v₀一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力，求金属棒进入磁场前拉力F₁的大小和进入磁场后拉力F₂ 的大小；
（2）在（1）的情况下，求金属棒从OO′开始运动到刚离开第n 段磁场过程中，拉力所做的功；
（3）若金属棒初速度为零，现对棒施以水平向右的恒定拉力F，使棒穿过各段磁场，发现计算机显示出的电压随时间做周期性变化，如图所示．从金属棒进入第一段磁场开始计时，求整个过程中导轨左端电阻上产生的热量．

Answer 1

（1）
（2）
（3）

（1）当金属棒匀速运动时，
进入磁场前，        …… ……… ……… ………… ………（1分）
进入磁场后，        …… ………… ………… ………（1分）
          …… ………………… …… ………（1分）
              … ………………… …… ………（1分）
解得：          …… ………………… … ………（1分）
（2）金属棒在磁场外运动过程中，
           …………………………………（2分）
穿过n 段磁场过程中，        …  … …… … ………（2分）
所以拉力做功为：
         … ……（1分）
（3）金属棒进入磁场前，      … ………（1分）
穿过第一段磁场过程中，      ………（2分）
金属棒从穿出第一段磁场到进入第二段磁场的过程中，
          ……………………… …… ………（1分）
整个过程中电阻上产生的总热量为：  …… ………（2分）
解得：     …………………… …… ………（1分）