如图所示,足够长的金属导轨固定在水平面上,金属导轨宽度
L=1.0 m,导轨上放有垂直导轨的金属杆
P,金属杆质量为
m=0.1 kg,空间存在磁感应强度
B=0.5 T、竖直向下的匀强磁场。连接在导轨左端的电阻
R=3.0 Ω,金属杆的电阻
r=1.0 Ω,其余部分电阻不计。某时刻给金属杆一个水平向右的恒力
F,金属杆
P由静止开始运动,图乙是金属杆
P运动过程的
v-
t图象,导轨与金属杆间的动摩擦因数
μ=0.5。在金属杆
P运动的过程中,第一个2 s内通过金属杆
P的电荷量与第二个2 s内通过
P的电荷量之比为3∶5。
g取10 m/s
2。求:

(1)水平恒力
F的大小;
(2)第一个2s内的位移;
(3)前4 s内电阻
R上产生的热量。