如图甲所示,
MN、
PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成
θ = 30°角固定,
M、
P之间接电阻箱
R,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为
B = 1T。质量为
m的金属杆
ab水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为
r,现从静止释放杆
ab,测得最大速度为
vm。改变电阻箱的阻值
R,得到
vm与
R的关系如图乙所示。已知轨距为
L = 2m,重力加速度
g取l0m/s
2,轨道足够长且电阻不计。求:

(1)杆
ab下滑过程中流过
R的感应电流的方向及
R=0时最大感应电动势
E的大小;
(2)金属杆的质量
m和阻值
r;
(3)当
R =4Ω时,求回路瞬时电功率每增加2W的过程中合外力对杆做的功
W。