如圖所示,間距為d且足夠長平行軌道MP與NQ由傾斜與水平兩部分平滑連接組成,其中水平軌道的N1N2、M1M2段為粗糙絕緣材料,其它部分均為光滑金屬導軌。傾斜軌道的傾角為θ,頂端接一阻值為R的電阻,處在垂直導軌平面的向上的勻強磁場中,磁場的磁感應強度為B0,水平軌道的右端接有已充電的電容器,電容器的電容為C,電壓為U(極性見圖),給水平段加豎直向上的勻強磁場。斷開電鍵S時,質量為m的金屬導體棒ab從傾斜軌道的cd上方任何位置開始運動,都將精準停留在M2N2處(金屬軌道上)。現閉合電鍵S,將金屬棒ab從h高處(在cd上方)靜止釋放,不計金屬棒與金屬軌道的電阻。求:
(1)金屬棒ab到達斜面底端時的速度;
(2)整個過程中電阻R產生的熱量;
(3)水平軌道上的磁場的磁感應強度B為何值時,金屬棒ab可以獲得最大速度,并求出最大速度。
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