14. 近年来电动汽车越来越普及,有的电动汽车动力来源于直流电机。直流电机工作原理可简化如下图所示:在竖直向下、磁感应强度为
B的匀强磁场中,两光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,间距为
L,两轨间接一电动势恒为
E、内阻恒为
r的直流电源。质量为
m的导体棒
ab垂直导轨静置于导轨上,接入电路部分的有效电阻为
R,电路其余部分电阻不计。一根不可伸长的轻绳两端分别连接在导体棒的中央,和水平地面上质量为
M的物块上,绳与水平面平行且始终处于伸直状态。已知物块与水平面的动摩擦因数为
μ,重力加速度为
g,闭合开关S,物块即刻开始加速。
(1)求S刚闭合瞬间物块加速度的大小,设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力;
(2)求当导体棒向右运动的速度为
v时,流经导体棒的电流;
(3)求物块运动中最大速度的大小。