6.【雄安新区模拟】如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在竖直面上,导轨间距为L、足够长,下部条形匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直,上部条形匀强磁场的宽度为2d,磁感应强度大小为B0,方向平行导轨平面向下,在上部磁场区域的上边缘水平放置导体棒(导体棒与导轨绝缘),导体棒与导轨间存在摩擦,动摩擦因数为μ。长度为2d的绝缘棒将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“”型装置,总质量为m,置于导轨上,导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生,图中未图出),线框的边长为d(d (1)装置刚开始时导体棒受到安培力的大小和方向; (2)装置从释放到开始返回的过程中,线框中产生的焦耳热Q; (3)线框第一次穿出下方磁场下边时的速度; (4)若线框第一次穿越下方磁场区域所需的时间为t,求线框电阻R。 7.【泰安质检】如图所示,P1Q1P2Q2和M1N1M2N2为水平放置的两足够长的光滑平行导轨,整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小B=0.4 T的匀强磁场中,P1Q1与M1N1间的距离为L1=1.0 m,P2Q2与M2N2间的距离为L2=0.5 m,两导轨电阻可忽略不计。质量均为m=0.2 kg的两金属棒ab、cd放在导轨上,运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,并与导轨形成闭合回路。已知两金属棒位于两导轨间部分的电阻均为R=1.0 Ω;金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2,且与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小 g=10 m/s2。 (1)在t=0时刻,用垂直于金属棒的水平外力F向右拉金属棒cd,使其从静止开始沿导轨以a=5.0 m/s2的加速度做匀加速直线运动,金属棒cd运动多长时间金属棒ab开始运动? (2)若用一个适当的水平外力F0(未知)向右拉金属棒cd,使其速度达到v2 =20 m/s后沿导轨匀速运动,此时金属棒ab也恰好以恒定速度沿导轨运动,求金属棒ab沿导轨运动的速度大小和金属棒cd匀速运动时水平外力F0的功率; (3)当金属棒ab运动到导轨Q1N1位置时刚好碰到障碍物而停止运动,并将作用在金属棒cd上的 水平外力改为F1=0.4 N,此时金属棒cd的速度变为v0=30 m/s,经过一段时间金属棒cd停止运动,求金属棒ab停止运动后金属棒cd运动的距离。