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 = 0.2 m ,左端接有阻值 R = 0.3 Ω 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 = 1.0 T. 一根质量 m = 0.2 kg 、电阻 r = 0.1 Ω 的金属棒 ab 垂直放置于导轨上,在水平向右的恒力 F 作用下从静止开始运动,当金属棒通过位移 x = 9 m 时离开磁场,在离开磁场前已达到最大速度 . 当金属棒离开磁场时撤去外力 F ,接着金属棒沿弯曲轨道上升到最大高度 h = 0.8 m 处 . 已知金属棒与导轨间的动摩擦因数 μ = 0.1 ,导轨电阻不计,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 = 10 m/s 2 . 求: (1) 金属棒运动的最大速率 v ; (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 .