如图甲所示,固定平行金属导轨
MN、
PQ与水平面成37°角倾斜放置,其电阻不计,相距为
L=0.4 m.导轨顶端与电阻
R相连,
R=0.15 Ω.在导轨上垂直导轨水平放置一根质量为
m=2×10
-2 kg、电阻为
r=0.05Ω的导体棒
ab.
ab距离导轨顶端
d1=0.4 m,距离导轨底部
d2=16 m,导体棒与导轨间的动摩擦因数
μ=0.5;在装置所在区域加一个垂直导轨平面向上的磁场,其磁感应强度
B和时间t的函数关系如图乙所示。(
g取10 m/s
2)

(1)前2s内,施加外力使导体棒保持静止,求通过导体棒的电流
I的大小和方向
(2)前2s内,哪段时间内静止释放导体棒(不施加外力),释放时导体棒能处于平衡状态?
(3)若2s后静止释放导体棒,已知
ab棒滑到底部前已达到最大速度
vm并匀速下滑到底部。求
vm的大小、以及此过程中电阻
R上产生的热量
Q和通过的电量
q.