（24-25高二下·江苏无锡·阶段练习）如图所示，MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距 
，导轨所在平面与水平面的夹角 
，M、P间接有
的电阻。范围足够大的匀强磁场垂直导轨所在平面向上，磁感应强度大小 
。长度与导轨间距相等、质量
的金属棒放在两导轨上，在大小为1.8N、方向平行于导轨向上的恒定拉力F作用下，从静止开始向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并保持良好接触，导轨与金属棒的电阻不计且导轨足够长，取重力加速度大小 
(1)当金属棒向上运动的过程中，判断电阻R上的电流流向；
(2)当金属棒的速度大小 
时，求金属棒的加速度大小a；
(3)金属棒向上的位移大小 
前，金属棒已经进入匀速运动状态，求金属棒从开始运动到位移大小为 
的过程中R上产生的焦耳热
【答案】(1)P→R→M
(2)
(3)
【知识点】计算导轨切割磁感线电路中产生的热量
【详解】（1）根据右手定则，可知电阻R上的电流流向为P→R→M
（2）当金属棒的速度大小 
时，设回路中的感应电动势为
、感应电流为
，根据法拉第电磁感应定律有
解得
根据闭合电路欧姆定律有
解得
根据牛顿第二定律 
联立解得
（3）设金属棒进入匀速运动状态时的速度大小为 vm，根据受力平衡有
又
化简得
解得
根据动能定理有
又
故R上产生的焦耳热为
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