(12分)如图20所示,足够长的粗糙斜面与水平面成
放置,在斜面上虚线
和
与斜面底边平行,且间距为
,在
围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场,磁感应强度为
;现有一质量为
,总电阻为
,边长也为
的正方形金属线圈MNPQ,其初始位置PQ边与
重合,现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动,当金属线圈从最高点返回到磁场区域时,线圈刚好做匀速直线运动。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为
,不计其他阻力,求:(取
,
)
(1)线圈向下返回到磁场区域时的速度;
(2)线圈向上离开磁场区域时的动能;
(3)线圈向下通过磁场过程中,线圈电阻
上产生的焦耳热。