(17分)如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为
l,左侧接一阻值为
R的电阻.区域
cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场宽度为
s.一质量为
m、电阻为
r的金属棒
MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,受到
F=0.5
v+0.4(N)(
v为金属棒速度)的水平外力作用,从磁场的左边界由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大.(已知:
l=1 m,
m=1 kg,
R=0.3 Ω,
r=0.2 Ω,
s=1 m)
(1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动;
(2)求磁感应强度
B的大小;
(3)若撤去外力后棒的速度
v随位移
x的变化规律满足
v=
v0-
x,且棒在运动到
ef处时恰好静止,则外力
F作用的时间为多少?
(4)若在棒未出磁场区域时撤出外力,画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对应的各种可能的图线.