如圖所示,有兩光滑平行金屬導軌,MA、ND段用特殊材料包裹,絕緣不導電,導軌的間距l=1m,左側接電容器,右側接R=6Ω的電阻,ABCD區域、EFGH區域、MN左側均存在垂直于平面,磁感應強度B=1T的勻強磁場,ABCD區域、EFGH區域寬度均為d=2.4m,FG的右側固定一輕質絕緣彈簧。金屬桿a、b的質量均為m=0.1kg,電阻分別為r1=3Ω、r2=6Ω,金屬桿a靜止在MN左側,金屬桿b靜止在BEHC區域,電容器的電容C=0.1F,電容器充電完畢以后閉合電鍵S,經過一段時間金屬桿a獲得恒定的速度滑入MA、ND,通過ABCD區域后與金屬桿b發生彈性碰撞,最后金屬桿b壓縮彈簧,彈簧形變量最大時彈簧被鎖定(金屬桿b靜止),彈簧儲存的彈性勢能為0.2J,則求:

(1)電容器上極板的電性(“正電”或“負電”)并說明理由;
(2)金屬桿b剛要離開EFGH區域磁場瞬間,受到的安培力大小;
(3)從進入ABCD區域到鎖定過程,金屬桿a上產生的焦耳熱;
(4)電容器充電完畢后所帶的電荷量。
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壓力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 電阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 …
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