直流电动机的工作原理可以简化为如图甲所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。轨道端点MP间接有直流电源（内阻不计），电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，通过滑轮以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动，从而提升用绳悬挂的重物。电路中的电流为I，重力加速度为g，不计空气阻力，不计绳的质量和绳与滑轮之间的摩擦。

（1）a．求重物的质量m；
b．求在Dt时间内，“电动机”输出的机械能。
（2）设图甲中电源电动势大小为E，当金属棒ab向右运动时，由于切割磁感线产生一个感应电动势，大小为，此时这个回路的电源电动势等效为E-。
a．请从能量守恒的角度推导E =+ IR；
b．金属棒在向右运动的过程中，棒中每个自由电子都会受到一个与定向移动方向相反的力的作用，请在图乙中画出一个自由电子所受该力的示意图，并求在Dt时间内，金属棒运动过程中该力对所有自由电子做的总功W。