如图所示,在同一水平面上,两条平行粗糙导轨
MN、
PQ的间距为
L,水平轨道的左侧与两条竖直固定、半径为
r的四分之一光滑圆弧轨道平滑相接,圆弧轨道的最低处与右侧水平直导轨相切于
P、
M两点,水平导轨的右端连接一阻值为
R的定值电阻,在水平导轨左边宽度为
d的
MDCP矩形区域内存在磁感应强度大小为
B、方向竖直向上的匀强磁场。现一金属杆沿着水平导轨以初速度
v0从磁场边界
CD向左滑入磁场中,并恰好能到达与圆心等高的位置
EF,之后刚好能返回到右边界
CD。已知金属杆的质量为
m、接入电路的电阻为
R,且与水平导轨间的动摩擦因数为
μ,金属杆在运动过程中始终与水平导轨垂直且接触良好,导轨的电阻不计,重力加速度大小为
g。求:

(1)金属杆通过圆弧轨道最低处
PM位置时受到的弹力大小
N;
(2)在整个过程中定值电阻产生的焦耳热
Q;
(3)金属杆前、后两次穿越磁场区域所用时间之差

。