如图所示,两根平行且足够长的轨道水平放置,轨道间距为
L,且电阻不计,
CD左侧处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为
B1,
CD右侧处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为
B2。在轨道上有两长度稍大于
L、质量均为
m、阻值均为
R的金属棒
a、
b,金属棒
b用一根足够长的绝缘细线跨过定滑轮与重锤相连。某时刻金属棒
a在外力作用下以速度
v0沿轨道向左做匀速直线运动,在这一过程中金属棒
b恰好保持静止。当金属棒
a到达
CD处时被固定,此后重锤开始下落,在落地前速度达到最大。忽略一切摩擦阻力,且不考虑金属棒
a、
b间的相互作用力,重力加速度为
g。求:

(1)重锤的质量
M;
(2)重锤能达到的最大速度
v;
(3)若从重锤开始下落起,到其达到最大速度的过程中,金属棒
b产生的焦耳热
Q,求这一过程通过金属棒
b的电荷量
q.