如图(甲)所示,

、

为平行放置的水平金属轨道,

、

为相同半径,平行放置的竖直半圆形金属轨道,

为切点,P、Q为半圆轨道的最高点,轨道间距

,圆轨道半径

,整个装置左端接有阻值

的定值电阻。M
1M
2N
2N
1、M
3M
4N
4N
3为等大的长方形区域Ⅰ、Ⅱ,两区域宽度

,两区域之间的距离

;区域Ⅰ内分布着均匀的变化的磁场B
1,变化规律如图(乙)所示,规定竖直向上为B
1的正方向;区域Ⅱ内分布着匀强磁场B
2,方向竖直向上。两磁场间的轨道与导体棒CD间的动摩擦因数为

,

右侧的直轨道及半圆形轨道均光滑。质量

,电阻

的导体棒CD在垂直于棒的水平恒力F拉动下,从

处由静止开始运动,到达

处撤去恒力F,CD棒可匀速地穿过匀强磁场区,并能通过半圆形轨道的最高点PQ处,最后下落在轨道上的位置离

的距离

。若轨道电阻、空气阻力不计,运动过程导棒与轨道接触良好且始终与轨道垂直,g取10 m/s
2
求:
(1)水平恒力F的大小;
(2)CD棒在直轨道上运动过程中电阻R上产生的热量Q;
(3)磁感应强度B
2的大小。