如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为
L1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,上端连接阻值
R=1.5Ω的电阻,质量为
m=0.2Kg、阻值
r=0.5Ω的金属棒放在两导轨上,距离导轨最上端为
L2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。为保持
ab棒静止,在棒上施加了一平行于导轨平面的外力
F,
g=10m/s
2求:

(1)当
t=1s时,棒受到安培力F安的大小和方向;
(2)当
t=1s时,棒受到外力F的大小和方向;
(3)4s后,撤去外力
F,金属棒将由静止开始下滑,这时用电压传感器将
R两端的电压即时采集并输入计算机,在显示器显示的电压达到某一恒定值后,记下该时刻棒的位置,测出该位置与棒初始位置相距2m,求棒下滑该距离过程中通过金属棒横截面的电荷量
q.