（2025·四川德阳·二模）如图甲所示，两根平行、光滑且足够长金属导轨固定在倾角为
的斜面上，其间距
。导轨间存在垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为
。两根金属棒NQ、ab与导轨始终保持垂直且接触良好，NQ棒在轨道最低位置，与两轨道最低点的两个压力传感器接触（两压力传感器完全一样，连接前，传感器已校零）。已知ab棒的质量为2kg，NQ棒和ab棒接入电路的电阻均为2Ω，导轨电阻不计。
时，对ab棒施加平行于导轨的外力F，使ab棒从静止开始向上运动，其中一个压力传感器测量的NQ棒的压力为
，作出力
随时间t的变化图像如图乙所示（力
大小没有超出压力传感器量程），重力加速度g取
。求：
(1)金属棒NQ的质量M；
(2)
时，外力F的大小；
(3)已知在
时，撤去外力F，ab棒又经过0.4s速度减为0，此时ab棒离出发点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)3.5m
【知识点】作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压、求导体棒运动过程中通过其截面的电量、牛顿定律与直线运动-复杂过程
【详解】（1）在
时刻，对棒NQ受力分析得
解得
（2）在
时，
；
对棒NQ，由受力分析可得
由电磁感应和电路结构可知
安培力大小为
根据欧姆定律有
由以上各式得
由于由乙图可知，
随时间均匀减小，所以ab在做匀加速直线运动，其加速度为
对棒ab受力分析，由牛顿第二定律得
其中
联立求解得
（3）在前2s的位移为：
2s末的速度为
在最后0.4s内，根据动量定理有
其中
根据电流的定义式有
，
，
解得
联立解得
总位移为
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