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如图,光滑的平行金属导轨水平放置,导轨间距为L,左侧接一阻值为R的电阻。矩形区域abfe内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B。导轨上ac段和bd段单位长度的电阻为r0,导轨其余部分电阻不计,且ac=bd=x1。一质量为m,电阻不计的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好。金属棒受到一个水平拉力作用,从磁场的左边界由静止开始作匀加速直线运动,加速度大小为a。棒运动到cd处撤去外力,此后棒的速度vt随位移x的变化规律满足
,且棒在运动到磁场右边界ef处恰好静止。求:
(1)用法拉第电磁感应定律导出本题中金属棒在区域abdc内切割磁感线时产生的感应电动势随时间t变化的表达式;
(2)df的长度x2应满足什么条件;
(3)金属棒运动过程中流过电阻R的最大电流值和最小电流值。
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