间距为
l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角
θ=30°,上端连有阻值
R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为
B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为
B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度
d=3m。现将质量
m=0.1kg、内阻
r=0.5Ω、长
l=0.5m的导体棒
ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度
v0后进入水平导轨,当恰好穿过
B2磁场时速度
v=2m/s,已知导体棒穿过
B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足

(比例系数
k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:

(1)导体棒
ab的速度
v0;
(2)导体棒
ab穿过
B2磁场过程中通过
R的电荷量及导体棒
ab产生的焦耳热;
(3)若磁场
B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒
ab停留在
B2磁场区域,
B1需满足什么条件。