二、計算題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)

　　11.(2013·南寧模擬)(12分)如圖甲所示,光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30m。導(dǎo)軌電阻忽略不計,其間連接有固定電阻R=0.40Ω。導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab,整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=0.50T的勻強磁場中,磁場方向豎直向下。用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開始運動,電壓傳感器可將R兩端的電壓U采集并輸入電腦,獲得電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示。

　　(1)試證明金屬桿做勻加速直線運動,并計算加速度的大小;

　　(2)求第2s末外力F的瞬時功率;

　　(3)如果水平外力從靜止開始拉動桿2s所做的功W=0.35J,求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱。

　　12.(能力挑戰(zhàn)題)(18分)如圖所示,固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌,間距為L,左端接有阻值為R的電阻,處在方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連,放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略。初始時刻,彈簧恰處于自然長度,導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0。沿導(dǎo)軌往復(fù)運動的過程中,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好

　　接觸。

　　(1)求初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力;

　　(2)若導(dǎo)體棒從初始時刻到速度第一次為零時,彈簧的彈性勢能為Ep,則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為多少?

　　(3)導(dǎo)體棒做往復(fù)運動,最終將靜止于何處?從導(dǎo)體棒開始運動直到最終靜止的過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少?