如图甲所示，两根足够长的光滑平行导轨竖直固定放置，其间距为
，导轨间存在着垂直导轨所在平面向外的匀强磁场，磁感应强度
，两根金属棒PQ、MN与导轨始终保持垂直且接触良好，PQ棒放在固定在两导轨底端处的两个相同压力传感器上
压力传感器已校零
，MN棒的质量
，PQ棒与MN棒接入电阻的电阻均为
，导轨电阻不计。在时间
对MN棒施加一竖直向上的外力F，使MN棒由静止开始向上运动，其中一个压力传感器的读数
随时间t变化的部分图像如图乙所示，重力加速度
，求：
（1）
棒的质量
；
（2）
时MN棒的速度
及此时外力F的大小；
（3）
时，撤去外力F，MN棒又经
速度为零，求此时MN棒离出发点的距离
【答案】（1）
（2）
，
（3）
【解析】
【小问1详解】
时刻，对PQ受力分析得
解得：
。
【小问2详解】
时 由图乙可知
对PQ受力分析得
解得：
又由闭合回路的欧姆定律
解得
MN棒向上运动的加速度
有牛顿第二定律得
得
。
【小问3详解】
撤去F前，MN运动的距离为
撤去F后，某时刻上滑的速度为v，取向上为正方向，在极短时间
内，由动量定理得
且
得
撤去F后直到速度为零，累加得
解得
MN棒离出发点的距离为
。
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