如图所示,aa′、bb′、cc′、dd′为四条平行金属轨道,都处在水平面内.aa′、dd′间距2L,bb′、cc′间距L.磁感应强度B的有界匀强磁场垂直于纸面向里,边界与轨道垂直.ab、cd两段轨道在磁场区域正中间,到磁场左右边界距离均为s.轨道电阻不计且光滑,在a′d′之间接一阻值R的定值电阻.现用水平向右的力拉着质量为m、长为2L的规则均匀金属杆从磁场左侧某处由静止开始向右运动,金属杆的电阻与其长度成正比,金属杆与轨道接触良好,运动过程中不转动,忽略与ab、cd重合的短暂时间内速度的变化.
(1)证明:若拉力为恒力,无论金属杆的内阻r为多少,都不能使金属杆保持匀速通过整个磁场.
(2)若金属杆内阻r=2R,保持拉力为F不变,使金属杆进入磁场后立刻作匀速直线运动.当金属杆到达磁场右边界时,速度大小为v.试求此次通过磁场过程中,整个回路放出的总热量.
(3)若金属杆内阻r=2R,通过改变拉力的大小,使金属杆从磁场左侧某处从静止开始出发,保持匀加速运动到达磁场右边界.已知金属杆即将到达ab、cd位置时拉力的大小F
1,已在图中标出.试定性画出拉力大小随时间的变化关系图.(不需要标关键点的具体坐标,但图象应体现各段过程的差异.)