Question

（16分）足够长的光滑平行金属导轨和水平放置，在其左端固定一个倾角为的光滑金属导轨，导轨相距均为,在水平导轨和倾斜导轨上，各有一根与导轨垂直的金属杆，两金属杆与水平导轨、倾斜导轨形成—闭合回路。两金属杆质量均为、电阻均为,其余电阻不计，杆被销钉固定在倾斜导轨某处。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度为，方向竖直向上。当用水平向右、大小的恒力拉杆，使其达到最大速度时，立即撤去销钉，发现杆恰好能在原处仍然保持静止。（重力加速度为）
（1）求杆运动中的最大速度。
（2）求倾斜导轨的倾角。
（3）若杆加速过程中发生的位移为，则杆加速过程中，求杆上产生的热量。

Answer 1

（1）
（2）
（3）

（1）对杆a，匀速运动时：（2分）
杆a产生的电动势（2分）
回路电流（2分）解得：（2分）
（2）对杆b：解得：（2分）
（3）对系统，由能量守恒定律得：（2分）
（2分）解得：（2分）