如图所示,矩形导线框abcd固定在水平面上,ab=
L、bc=2
L,整个线框处于竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中。导线框上ab、cd段电阻不计,bc、ad段单位长度上的电阻为
λ。今在导线框上放置一个与ab边平行且与导线框接触良好的金属棒MN,其电阻为
r(r<λ
L)。金属棒在外力作用下沿
x轴正方向做速度为
v的匀速运动,在金属棒从导线框最左端(
x=0)运动到最右端的过程中:
⑴请导出金属棒中的感应电流
I随
x变化的函数关系式;
⑵通过分析说明金属棒在运动过程中,MN两点间电压有最大值,并求出最大值
Um;
⑶金属棒运动过程中,在什么位置MN的输出功率最大?并求出最大输出功率
Pm。