如图1所示,足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置,上端接有阻值为
R的定值电阻,导轨平面与水平面的夹角为
θ,导轨间距为
L,导轨的虚线下方始终有垂直于导轨平面的匀强磁场。一根质量为
m的金属棒放在虚线上方的导轨上,金属棒的长也为
L,其电阻为
R,开始时金属棒与虚线的间距为
d,由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动的过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好,金属棒进入磁场后最终以最大速度匀速下滑,改变导轨平面的倾角,最大速度也改变,金属棒运动的最大速度
vm与导轨平面倾角
θ的正弦sin
θ的关系如图2所示,重力加速度为
g,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)若金属棒刚进入磁场时的加速度为零,则这时导轨平面的倾角正弦值为多大?
(3)当导轨所在的平面倾角为30°时,金属棒进入磁场后运动到距虚线
s处速度达到最大,则这时电阻
R中产生的焦耳热为多少?