如图所示，光滑水平轨道MN、PQ和光滑倾斜轨道NF、QE在Q、N点连接，倾斜轨道倾角为θ，轨道间距均为L。水平轨道间连接着阻值为R的电阻，质量均为m，电阻均为R的导体棒a、b分别放在两组轨道上，导体棒均与轨道垂直，a导体棒与水平放置的轻质弹簧通过绝缘装置连接，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。水平轨道所在的空间区域存在竖直向上的匀强磁场，倾斜轨道空间区域存在垂直轨道平面向上的匀强磁场，该磁场区域仅分布在QN和EF所间的区域内，QN、EF距离为d ,两个区域内的磁感应强度均为B，以QN为分界线且互不影响。现在用一外力F将导体棒a向右拉至某一位置处，然后把导体棒b从紧靠分界线QN处由静止释放，导体棒b在出磁场边界EF前已达最大速度。当导体棒b在磁场中运动达稳定状态，撤去作用在a棒上的外力后发现a棒仍能静止一段时间，然后又来回运动并最终停下来。求：

（1）导体棒b在倾斜轨道上的最大速度

（2）撤去外力后，弹簧弹力的最大值

（3）若从b棒开始运动到a棒最终静止的整个过程中，电阻R上产生的热量为Q，求弹簧最初的弹性势能

（1）如图1所示，固定于水平面上的金属框架abcd，处在竖直向下的匀强磁场中。金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。框架的ab与dc平行，bc与ab、dc垂直。MN与bc的长度均为l，在运动过程中MN始终与bc平行，且与框架保持良好接触。磁场的磁感应强度为B。

a. 请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒MN中的感应电动势E；

b. 在上述情景中，金属棒MN相当于一个电源，这时的非静电力与棒中自由电子所受洛伦兹力有关。请根据电动势的定义，推导金属棒MN中的感应电动势E。

（2）为进一步研究导线做切割磁感线运动产生感应电动势的过程，现构建如下情景：如图2所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，一内壁光滑长为l的绝缘细管MN，沿纸面以速度v向右做匀速运动。在管的N端固定一个电量为q的带正电小球（可看做质点）。某时刻将小球释放，小球将会沿管运动。已知磁感应强度大小为B，小球的重力可忽略。在小球沿管从N运动到M的过程中，求小球所受各力分别对小球做的功。

（9分）在测量精度要求较高时，常常可以用如图甲所示的电路来测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻，R0是作已知电阻用的电阻箱，G是灵敏电流计（零刻度在中央），MN是一段粗细均匀的长直电阻丝，S是开关，P是滑动触头，按下P时，电流计的一端与电阻丝接通。测量电阻的步骤如下：

①用多用电表测出Rx的大约值，在电阻箱上选取跟它接近的某一阻值R0；

②闭合开光S，把滑动触头放在MN的中点附近，按下P，观察电流计G的指针偏转方向；

③向左或向右滑动P，直到按下P时G的指针指在零刻度；

④用刻度尺测量出此时MP、PN的长度l1、l2；

⑤重复步骤③④，多次测量求出平均值。

（1）待测电阻的阻值Rx=?????????? （用上述已知量和测量量表示）；

（2）如果滑动触头P在从M向N滑动的整个过程中，每次按下P时，流过G的电流总是比前一次增大（均未超出G的量程）。经检测MN间的电阻丝是导通的，由此判断，可能是?????????? 断路（选填“R0”或“Rx”）；

（3）如图乙所示，某同学在测量时，用毫伏电压表V（零刻度在表盘的左侧）替代灵敏电流表，当滑动触头P由M向MN的中央滑动的过程中，为保证毫伏电压表的工作安全，毫伏电压表的正接线柱应接在?????????? 端（选填“A”或“P”）。

（1）如图1所示，固定于水平面上的金属框架abcd，处在竖直向下的匀强磁场中。金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。框架的ab与dc平行，bc与ab、dc垂直。MN与bc的长度均为l，在运动过程中MN始终与bc平行，且与框架保持良好接触。磁场的磁感应强度为B。

a. 请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒MN中的感应电动势E；
b. 在上述情景中，金属棒MN相当于一个电源，这时的非静电力与棒中自由电子所受洛伦兹力有关。请根据电动势的定义，推导金属棒MN中的感应电动势E。
（2）为进一步研究导线做切割磁感线运动产生感应电动势的过程，现构建如下情景：如图2所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，一内壁光滑长为l的绝缘细管MN，沿纸面以速度v向右做匀速运动。在管的N端固定一个电量为q的带正电小球（可看做质点）。某时刻将小球释放，小球将会沿管运动。已知磁感应强度大小为B，小球的重力可忽略。在小球沿管从N运动到M的过程中，求小球所受各力分别对小球做的功。

（9分）在测量精度要求较高时，常常可以用如图甲所示的电路来测量电阻的阻值。图中R_x是待测电阻，R₀是作已知电阻用的电阻箱，G是灵敏电流计（零刻度在中央），MN是一段粗细均匀的长直电阻丝，S是开关，P是滑动触头，按下P时，电流计的一端与电阻丝接通。测量电阻的步骤如下：
①用多用电表测出R_x的大约值，在电阻箱上选取跟它接近的某一阻值R₀；
②闭合开光S，把滑动触头放在MN的中点附近，按下P，观察电流计G的指针偏转方向；
③向左或向右滑动P，直到按下P时G的指针指在零刻度；
④用刻度尺测量出此时MP、PN的长度l₁、l₂；
⑤重复步骤③④，多次测量求出平均值。
（1）待测电阻的阻值R_x=          （用上述已知量和测量量表示）；
（2）如果滑动触头P在从M向N滑动的整个过程中，每次按下P时，流过G的电流总是比前一次增大（均未超出G的量程）。经检测MN间的电阻丝是导通的，由此判断，可能是          断路（选填“R₀”或“R_x”）；
（3）如图乙所示，某同学在测量时，用毫伏电压表V（零刻度在表盘的左侧）替代灵敏电流表，当滑动触头P由M向MN的中央滑动的过程中，为保证毫伏电压表的工作安全，毫伏电压表的正接线柱应接在           端（选填“A”或“P”）。