19. 如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨,左端与开关S和电流从
a流向
b大小为
I的恒流源相连,右端与半径为
的光滑圆弧导轨相接。导轨宽度为
,电阻不计。导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度
。一根导体棒
垂直于导轨放置,质量
、电阻
,用两根长也为
的绝缘细线悬挂,导体棒恰好与圆弧导轨底端接触。闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态。导体棒
速度最大时,细线与竖直方向的夹角
(
),求:
(1)磁场的方向和导体棒所受安培力
F的大小;
(2)恒流源电流
I大小;
(3)导体棒在摆动过程中的最大动能为多大。