某校航模兴趣小组设计了一个飞行器减速系统,有摩擦阻力、电磁阻尼、空气阻力系统组成,装置如图所示,匝数
N=100匝、面积S=

、电阻r=0.1Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的磁场

,其变化率
k=1.0T/s.线圈通过电子开关S连接两根相互平行、间距
L=0.5m的水平金属导轨,右端连接
R=0.2Ω的电阻,其余轨道电阻不计。在导轨间的区域1中存在水平向右、长度为
d=8m的匀强磁场,磁感应强度为
B2,大小在

范围内可调;在区域2中存在长度足够长、大小为0.4T、方向垂直纸面向里的匀强磁场

。飞行器可在轨道间运动,其下方固定有一根长为
L=0.5m、电阻也为
R=0.2Ω的导体棒
AB,与导轨良好接触,飞行器(含导体棒)总质量
m=0.5kg。在电子开关闭合的同时,飞行器以

的初速度从图示位置开始运动,已知导体棒在区域1中运动时与轨道间的动摩擦因素

=0.5,其余各处摩擦均不计。

(1)飞行器开始运动时,求
AB棒上的电流方向和两端的电压
U;
(2)为使导体棒
AB能通过磁场区域1,求磁感应强度

应满足的条件;
(3)若导体棒进入磁场区域2左边界
PQ时,会触发电子开关S断开,同时飞行器会打开减速伞,已知飞行器受到的空气阻力
f与运动速度
v成正比。即

.当

取合适值时导体棒在磁场区域2中的位移最大,求此最大位移
x.