20.如圖(a)所示,ACD、A′C′D′是兩條間距為L的金屬導軌,C、C′處平滑連接,導軌電阻不計,右端接有阻值為R的電阻,AC、A′C′為光滑傾斜導軌,傾角為θ,CD、C′D′為粗糙水平導軌,CC′左側(cè)有垂直于斜面向上的勻強磁場,右側(cè)無磁場。若將質(zhì)量為m的導體棒從斜軌上不同高度處由靜止釋放,釋放點的高度h≥h
0時,均停在水平導軌上EE′處。已知EE′與CC′之間的距離為d
0,導體棒與水平導軌間的動摩擦因數(shù)為μ,導體棒接入回路中的阻值為r。現(xiàn)將導體棒從h
0高處靜止釋放,運動過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求:
(1)導體棒運動到CC′處的速率v;
(2)導體棒在斜軌上速率為
v時的加速度大??;
(3)若將導體棒從h
1高處靜止釋放,運動過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱;
(4)在圖(b)上定性畫出(3)中導體棒運動的速率-時間(v-t)圖像,并說明導體棒在斜軌上運動過程中能量轉(zhuǎn)化情況。