如圖所示,豎直平面內(nèi)有一半徑為r、內(nèi)阻為R
1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬球,在M、N處與相距為2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬軌道ME、NF相接,EF之間接有電阻R
2,已知R
1=12R,R
2=4R.在MN上方及CD下方有水平方向的勻強(qiáng)磁場I和II,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.現(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ab,從半圓環(huán)的最高點(diǎn)A處由靜止下落,在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平,與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好,高平行軌道中夠長.已知導(dǎo)體棒ab下落r/2時(shí)的速度大小為v
1,下落到MN處的速度大小為v
2.
(1)求導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時(shí)的加速度大小.
(2)若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場II后棒中電流大小始終不變,求磁場I和II之間的距離h和R
2上的電功率P
2.
(3)若將磁場II的CD邊界略微下移,導(dǎo)體棒ab剛進(jìn)入磁場II時(shí)速度大小為v
3,要使其在外力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a,求所加外力F隨時(shí)間變化的關(guān)系式.