如圖所示,兩根光滑的平行金屬導軌MN、PQ處于同一水平面內(nèi),相距L=0.5m,導軌的左端用R=3Ω的電阻相連,導軌電阻不計,導軌上跨接一電阻r=1Ω的金屬桿ab,質(zhì)量m=0.2kg,整個裝置放在豎直向下的勻強磁場中,磁感應強度B=2T,現(xiàn)對桿施加水平向右的拉力F=2N,使它由靜止開始運動,求:
(1)桿能達到的最大速度為多大?最大加速度為多大?
(2)桿的速度達到最大時,a、b兩端電壓多大?此時拉力的瞬時功率多大?
(3)若已知桿從靜止開始運動至最大速度的過程中,R上總共產(chǎn)生了10.2J的電熱,則此過程中拉力F做的功是多大?此過程持續(xù)時間多長?
(4)若桿達到最大速度后撤去拉力,則此后R上共產(chǎn)生多少熱能?其向前沖過的距離會有多大?