如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨
MN、
PQ相距为

,导轨平面与水平面的夹角

,导轨电阻不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上。长为

的金属棒ab垂直于
MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为

、电阻为

。两金属导轨的上端连接一个灯泡,灯泡的电阻

,重力加速度为
g。现闭合开关
S,给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为

的恒力,使金属棒由静止开始运动,当金属棒达到最大速度时,灯泡恰能达到它的额定功率。求:

(1)金属棒能达到的最大速度
vm;
(2)灯泡的额定功率
PL;
(3)若金属棒上滑距离为
L时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始上滑
4L的过程中,金属棒上产生的电热
Qr。