20.如圖,兩根間距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),右端連有阻值為R的電阻。一阻值為r、質(zhì)量為m的金屬桿置于導(dǎo)軌上,金屬桿右側(cè)存在寬度為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知金屬桿以速度v
0向右進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,在外力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域右邊界時(shí)速度恰好減為零,之后以相同的加速度向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)直至從磁場(chǎng)區(qū)域左邊界離開。金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。求:
(1)金屬桿向左即將離開磁場(chǎng)時(shí)的速度大??;
(2)金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)正中間時(shí)所受安培力的大??;
(3)若金屬桿從開始到磁場(chǎng)右邊界的過(guò)程中,金屬桿產(chǎn)生的熱量為Q,則金屬桿從進(jìn)入磁場(chǎng)到離開磁場(chǎng)左邊界的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中外力做功的大小;
(4)金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)正中間時(shí)所受外力的大小。