如图甲所示,光滑水平面上有一单匝正方形金属框,边长为
L,质量为
m,总电阻为
R。匀强磁场方向垂直于水平面向里,磁场宽度为3
L,金属框在拉力作用下向右以速度
v0匀速进入磁场,并保持
v0沿直线运动到磁场右边界(即金属框
cd边到达磁场右边界),速度方向始终与磁场边界垂直。当金属框
cd边到达磁场左边界时,匀强磁场磁感应强度大小按如图乙所示的规律变化。

(1)金属框一半进入磁场时,金属框的电流
I,金属框
cd边的电压
Ucd;
(2)金属框从进入磁场到
cd边到达磁场右边界的过程中,求产生的焦耳热
Q及拉力对金属框做的功
W;
(3)金属框
cd边到达磁场右边界后,若无拉力作用且金属框能穿出磁场,求金属框离开磁场过程中通过回路的电荷量
q。