(2004?南匯區(qū)一模)如圖所示,MNPQ是一個(gè)足夠長(zhǎng)的處于豎直平面內(nèi)的固定的金屬框架,框架的寬度為L(zhǎng),電阻忽略不計(jì).a(chǎn)b是一根質(zhì)量為m,有一定電阻的導(dǎo)體,能緊貼框架無摩擦下滑,整個(gè)框架平面處于垂直于框架平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感強(qiáng)度為B.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S置于1位置時(shí),導(dǎo)體ab恰好靜止在框架的某一處.已知電源的電動(dòng)勢(shì)為ε,內(nèi)阻為r.
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向如何?
(2)當(dāng)開關(guān)S置于2位置時(shí),導(dǎo)體ab由靜止開始下落,試寫出ab下落運(yùn)動(dòng)的分析過程,并用所給的物理量表達(dá)ab在下落過程中的最大速度.
(3)ab達(dá)到最大速度的1/2時(shí),其加速度大小是多大?此時(shí)ab兩端的電壓為多少?
(4)如果ab由靜止開始下落到達(dá)到最大速度所用的時(shí)間為t,下落高度為h.試推導(dǎo)則該過程中h和t應(yīng)滿足的不等式關(guān)系?