如图半径为
l=0.5m的圆形金属导轨固定在水平面上,一根长也为
l=0.5m,电阻
R=1Ω的金属棒
ab一端与导轨接触良好,另一端固定在圆心处的导电转轴

上,由电动机
A带动以角速度

旋转,在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面,大小为
B1=0.6T、方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为
m=0.1kg、电阻
R=1Ω的金属棒
cd搁置在等高的挡条上,并与固定在竖直平面内的两直导轨保持良好接触,导轨间距也为
l=0.5m,两直导轨上端接有阻值
R=1Ω的电阻,在竖直导轨间的区域存在大小
B2=1T,方向垂直导轨平面的匀强磁场。接通开关
S后,棒对挡条的压力恰好为零。不计摩擦阻力和导轨电阻。

(1)指出磁场
B2方向
(2)求金属棒
ab旋转角速度

大小
(3)断开开关
S后撤去挡条,棒开始下滑,假设导轨足够长,棒下落过程中始终与导轨垂直,且与导轨接触良好,从金属棒
cd开始下落到刚好达到最大速度的过程中,电阻
R上产生的焦耳热
Q=0.6 J,求这一过程金属棒下落的高度。
(4)从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中,通过金属杆的电荷量
q。