如图,质量为
的足够长金属导轨
放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为
的导体棒
放置在导轨上,始终与导轨接触良好,
构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为
,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨
段长为
,开始时
左侧导轨的总电阻为
,右侧导轨单位长度的电阻为
。以
为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为
。在
时,一水平向左的拉力
垂直作用于导轨的
边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为
。
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多少时间拉力
达到最大值,拉力
的最大值为多少?
(3)某一过程中回路产生的焦耳热为
,导轨克服摩擦力做功为
,求导轨动能的增加量。