如图所示，固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M′N′和OP、O′P′间距都是l，二者之间固定有两组竖直半圆形轨道PQM和P′Q′M′，它们是用绝缘材料制成的，两轨道间距也均为l，且PQM和P′Q′M′的竖直高度均为4R，两组半圆形轨道的半径均为R．轨道的QQ′端、MM′端的对接狭缝宽度可忽略不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架．下层金属导轨接有电源，当将一金属杆沿垂直导轨方向搭接在两导轨上时，将有电流从电源正极流出，经过导轨和金属杆流回电源负极．此时金属杆将受到导轨中电流所形成磁场的安培力作用而运动．运动过程中金属杆始终与导轨垂直，且接触良好．当金属杆由静止开始向右运动4R到达水平导轨末端PP′位置时其速度大小v_P=4

gR

．已知金属杆质量为m，两轨道间的磁场可视为匀强磁场，其磁感应强度与电流的关系为B=kI（k为已知常量），金属杆在下层导轨的运动可视为匀加速运动，运动中金属杆所受的摩擦阻力、金属杆和导轨的电阻均可忽略不计．

（1）求金属杆在下层导轨运动过程中通过它的电流大小；
（2）金属杆由PP′位置无碰撞地水平进入第一组半圆轨道PQ和P′Q′，又在狭缝Q和Q′无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道QM和Q′M′的内侧．求金属杆由PP′处到MM′处过程中动量的增量；
（3）金属杆由第二个半圆轨道的最高位置MM′处，以一定的速度在M和M′处沿对接狭缝无碰撞地水平进入上层金属导轨后，能沿着上层金属导轨滑行．设上层水平导轨足够长，其右端连接的定值电阻阻值为r，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中（不计此时导轨中电流产生的磁场的影响）．求金属杆在上层水平金属导轨上能滑行过程中通过导体横截面的电荷量．

如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置，其上部是一根粗细均匀截面积为S的细管子，下部是一个截面积为正方形（边长为L）的容器，其底部与大气相通，该容器左右两壁为导体，其他各面是绝缘的．容器内有一个正方形的金属活塞，其边长也为L，可在金属容器内无摩擦滑动，活塞下方有一轻质弹簧支撑着，弹簧所受弹力的大小与弹簧的形变长度成正比，比例系数为k（即F=k△x），活塞上部充满密度为ρ的绝缘油．容器的左右两壁与一电路连接，当被测磁场的磁感线垂直容器的外表面，闭合电键K后，竖直管中油柱的上表面的高度发生变化，以此来指示被测磁场的强弱．
（1）在如图所示的情况下，闭合电键K后，油柱的上表面如何移动？
（2）若电流表的示数为I，油柱上表面变化的高度为x，则磁感应强度B为多大？
（3）在磁感应强度B保持不变的情况下，要使油柱的上表面高度差变化更明显，可采用什么措施？（请列举两条）

如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置，其上部是一根粗细均匀截面积为S的细管子，下部是一个截面积为正方形（边长为L）的容器，其底部与大气相通，该容器左右两壁为导体，其他各面是绝缘的．容器内有一个正方形的金属活塞，其边长也为L，可在金属容器内无摩擦滑动，活塞下方有一轻质弹簧支撑着，弹簧所受弹力的大小与弹簧的形变长度成正比，比例系数为k（即F=k△x），活塞上部充满密度为ρ的绝缘油．容器的左右两壁与一电路连接，当被测磁场的磁感线垂直容器的外表面，闭合电键K后，竖直管中油柱的上表面的高度发生变化，以此来指示被测磁场的强弱．
（1）在如图所示的情况下，闭合电键K后，油柱的上表面如何移动？
（2）若电流表的示数为I，油柱上表面变化的高度为x，则磁感应强度B为多大？
（3）在磁感应强度B保持不变的情况下，要使油柱的上表面高度差变化更明显，可采用什么措施？（请列举两条）

磁流体动力发电机的原理如图所示，一个水平放置的上下、前后封闭的横截面为矩形的塑料管，其宽度为l，高度为h，管内充满电阻率为ρ的某种导电流体（如水银）．矩形塑料管的两端接有涡轮机，由涡轮机提供动力使流体通过管道时具有恒定的水平向右的流速v₀．管道的前、后两个侧面上各有长为d的相互平行且正对的铜板M和N．实际流体的运动非常复杂，为简化起见作如下假设：①垂直流动方向横截面上各处流体的速度相同；②流体不可压缩；③当N、N之间有电流通过时，电流只从M、N之间正对的区域内通过．
（1）若在两个铜板M、N之间的区域加有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场，则当流体以稳定的速度v₀流过时，两铜板M、N之间将产生电势差．求此电势差的大小，并判断M、N两板哪个电势较高；
（2）用电阻可忽略不计的导线将铜板M、N外侧相连接（设电流只分布在M、N之间的长方体内），由于此时磁场对流体有力的作用，使流体的稳定速度变为v（v＜v₀），求磁场对流体的作用力；
（3）为使速度增加到原来的值v₀，涡轮机提供动力的功率必须增加，假设流体在流动过程中所受的阻力与它的流速成正比，试导出新增加功率的表达式．