如图所示,间距为
L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成:倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为
θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为
r的定值电阻.质量为
m、电阻也为
r的金属杆
MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为
B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为
B的匀强磁场.闭合开关S,让金属杆
MN从图示位置由静止释放,已知金属杆运动到水平导轨前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好,重力加速度为
g.求:

(1)金属杆
MN在倾斜导轨上滑行的最大速率
vm;
(2)金属杆
MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度
vm前,当流经定值电阻的电流从零增大到
I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为
q,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热
Q;
(3)金属杆
MN在水平导轨上滑行的最大距离
xm.