直流电动机是常见的用电器,其原理可简化为如图所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为
B 的匀强磁场中,直流电源与间距为
L的两根足够长的光滑平行金属轨道MN、PQ连接,整个装置固定在水平面内,导轨电阻不计。质量为
m0的金属导体棒ab垂直放在轨道上,且与轨道接触良好。电源电动势为
E,内阻为
r,导体棒ab电阻为
R。闭合开关,导体棒ab 从静止开始向右运动,并通过光滑定滑轮提升质量为
m的重物。

(1)求闭合开关的瞬间,导体棒受到的安培力;
(2)导体棒ab切割磁感线运动时会产生感应电动势,该电动势总是削弱电源电动势的作用,因此称为反电动势,其大小可以表示为
E反=
BL v。请选取匀速提升重物的过程,结合能量转化与守恒定律证明:电路中的电流

;
(3)重物从静止开始向上提升,当重物提升高度为
h时,导体棒速率为
v,计算此过程安培力做的总功。