学进去

某研发小组设计了一个臂力测试仪．装置的简化原理图如图甲所示，两平行金属导轨竖直放置，两者间距为，在M、N间和间分别接一个阻值为的电阻，在两导轨间矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为的磁场，磁场变化如图丙所示，已知，。一质量为、长为、电阻也为R的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒与弹簧相连，弹簧下端固定，弹簧伸至原长后其顶端恰好与在同一条直线上。测试者利用臂力将导体棒向下压至某位置后释放，导体棒向上运动经过HG时，会与HG处的压力传感器发生撞击（图乙为装置的侧视图），压力传感器可以显示撞击力的大小，以此来反映臂力的大小。
（1）为测试其电特性，进行如下实验：磁场区域内的磁感应强度如图丙所示，求时间内流过的电流I的大小和方向；
（2）为测试其力特性，在这段时间内进行如下实验：设某次测试中，将弹簧压缩至位置后释放，与间的竖直距离为，当导体棒进入磁场的瞬间，加速度为，导体棒运动到HG时压力传感器示数恰好为0．已知弹簧的弹性势能与弹簧形变量的平方成正比，导体棒运动中与导轨始终保持接触良好且导轨电阻不计，重力加速度，求：
①导体棒出磁场时弹簧的弹性势能；
②导体棒向上运动过程中产生的焦耳热。