如图所示,一对平行的粗糙金属导轨固定于同一水平面上,导轨间距L=0.2m,导轨左端接有阻值R=0.2
的电阻,右侧平滑连接一对弯曲的光滑轨道,仅在水平导轨的整个区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小B=1.0T。一根质量m=0.4kg,电阻r=0.1
的金属棒ab垂直放置于导轨上,金属棒ab在水平向右F=0.8N的恒力作时下从静止开始运动,当金属棒通过位移x=9m时离开磁场,在离开磁场前金属棒ab的速度已达到最大值。当金属棒离开磁场时撤去外力F,接着金属棒沿弯曲轨道向上运动。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.1,导轨电阻不计,金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触,取g=10m/s
2。求∶
(1)金属棒运动的最大速率v及金属棒沿弯曲轨道上升的最大高度h;
(2)金属棒在磁场中速度为时的加速度大小;
(3)金属棒在磁场区域运动过程中,电阻R上产生的焦耳热。