20.如圖所示,間距L=1m的U形金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上,其一端接有阻值為0.2Ω的定值電阻R,導(dǎo)軌電阻忽略不計。質(zhì)量均為m=0.2kg的勻質(zhì)導(dǎo)體棒a和b靜止在導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直,接入電路的阻值R
a=R
b=0.2Ω,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.1(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),導(dǎo)體棒a距離導(dǎo)軌最右端s=2m。整個空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.2T?,F(xiàn)用沿導(dǎo)軌水平向右大小F=0.95N的恒力拉導(dǎo)體棒a,當(dāng)導(dǎo)體棒a運(yùn)動到導(dǎo)軌最右端時,導(dǎo)體棒b剛要滑動。取g=10m/s
2,不計空氣阻力。
(1)分析說明導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動的過程中,導(dǎo)體棒b有向什么方向運(yùn)動的趨勢;
(2)導(dǎo)體棒a離開軌道時的速度v的大??;
(3)導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動的過程中,定值電阻R中產(chǎn)生的熱量Q
R;
(4)定性畫出導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動的過程中,拉力F的功率隨時間變化的P-t圖像。