如圖(甲)所示,M
1M
2、N
1N
2為平行放置的水平金屬軌道,M
4P、N
4Q為相同半徑,平行放置的豎直半圓形金屬軌道,M
4,N
4為切點(diǎn),P、Q為半圓軌道的最高點(diǎn),軌道間距L=1.0m,圓軌道半徑r=3.2m,整個(gè)裝置左端接有阻值R=5Ω的定值電阻.M
1M
2N
2N
1、M
3M
4N
4N
3為等大的長(zhǎng)方形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ,兩區(qū)域?qū)挾萪=5m,兩區(qū)域之間的距離s=10m;區(qū)域Ⅰ內(nèi)分布著均勻的變化的磁場(chǎng)B
1,變化規(guī)律如圖(乙)所示,規(guī)定豎直向上為B
1的正方向;區(qū)域Ⅱ內(nèi)分布著勻強(qiáng)磁場(chǎng)B
2,方向豎直向上.兩磁場(chǎng)間的軌道與導(dǎo)體棒CD間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.32,M
3N
3右側(cè)的直軌道及半圓形軌道均光滑.質(zhì)量m=10kg,電阻R
0=5Ω的導(dǎo)體棒CD在垂直于棒的水平恒力F拉動(dòng)下,從M
2N
2處由靜止開始運(yùn)動(dòng),到達(dá)M
3N
3處撤去恒力F,CD棒可勻速地穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū),并能通過半圓形軌道的最高點(diǎn)PQ處,最后下落在軌道上的位置離M
4N
4的距離x=12.8m.若軌道電阻、空氣阻力不計(jì),運(yùn)動(dòng)過程導(dǎo)棒與軌道接觸良好且始終與軌道垂直,g取10m/s
2 求:

(1)水平恒力F的大小;
(2)CD棒在直軌道上運(yùn)動(dòng)過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q;
(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B
2的大。