如图,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为金属棒运动速度)的水平力作用,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=1m,
m=lkg,
R=0.3Ω,
r=0.2Ω,
s=1m)
(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)若棒在磁场运动过程中突然撤去外力后,写出棒在磁场中的速度
v随位移
x的变化规律的表达式。若满足棒运动到
de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去外力,画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。