5. 如图,两平行光滑金属导轨
ABC、
A'B'C'的左端接有阻值为
R的定值电阻Z,间距为
L,其中
AB、
A'B'固定于同一水平面(图中未画出)上且与竖直面内半径为
r的
光滑圆弧形导轨
BC、
B'C'相切于
B、
B'两点。矩形
DBB'D'区域内存在磁感应强度大小为
B、方向竖直向上的匀强磁场。导体棒
ab的质量为
m、电阻值为
R、长度为
L,
ab棒在功率恒定、方向水平向右的推力作用下由静止开始沿导轨运动,经时间
t后撤去推力,然后
ab棒与另一根相同的导体棒
cd发生碰撞并粘在一起,以
的速率进入磁场,两导体棒穿过磁场区域后,恰好能到达
CC'处。重力加速度大小为
g,导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨的电阻。
(1)求该推力的功率
P;
(2)求两导体棒通过磁场右边界
BB'时的速度大小
v;
(3)求两导体棒穿越磁场的过程中定值电阻
Z产生的焦耳热
Q;
(4)两导体棒到达
CC'后原路返回,请通过计算判断两导体棒能否再次穿过磁场区域。若不能穿过,求出两导体棒停止的位置与
DD'的距离
x。