如图(a)所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一平面内，与水平面的夹角q 为37°，两导轨间距L＝0.3 m．导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R＝1.0 Ω．导轨上有一质量m＝0.2 kg、电阻r＝0.2 Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．利用沿斜面方向外力F拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入计算机，获得电压U随时间t变化的关系如图(b)所示．g取10 m/s²，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．

(1)证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；

(2)求第4 s末外力F的瞬时功率；

(3)如果外力从静止开始拉动杆4 s所做的功为4.2 J，求回路中电阻R上产生的焦耳热．

风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟，具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术．小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立使用，单台装机容量通常不超过10 KW．它的构成为：风力发电机＋充电器＋数字逆变器．风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成．叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子是绕组切割磁感线产生电能．因风量不稳定，故小型风力发电机输出的是13－25 V变化的交流电，须经充电器整流再对蓄电池充电，使风力发电机的产生的电能变能化学能．最后经逆变处理后供给用户使用．某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验：将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路(注：风力发电机与铜棒直接相连，连接导线末画出)如图所示．铜棒ab长为0.5 m，质量0.2 Kg，两端用轻铜线相连．整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝2 T．当有风速4 m/s吹向风叶，铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时，铜棒处于受力平衡状态．

(1)此时铜棒中通过的电流大小与方向．

(2)如风力发电机能把风能的30％转化为发电机的机械能，发电系统的效率为50％(其他能量损失一概不计)，已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24 V，问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s？(g取10 m/s²，ρ_空气＝1.29 Kg/m³，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)