如图所示的装置左侧是法拉第圆盘发电机，其细转轴竖直安装。内阻不计、半径
的金属圆盘盘面水平，处于竖直向上的匀强磁场
中，磁感应强度
。圆盘在外力作用下以角速度
逆时针（俯视）匀速转动，圆盘的边缘和转轴分别通过电刷a、b与光滑水平导轨
、
相连，导轨间距
。在导轨平面内以O点为坐标原点建立坐标系xOy，x轴与导轨平行。
区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度
，导电性能良好的导轨上放置着一根质量
、电阻
的金属棒，金属棒离y轴足够远；
区域内存在竖直向下磁场，磁感应强度
，导轨由绝缘材料制成，导轨上紧贴y轴放置着一U型金属框，其质量
、电阻为3R、长度为L、宽度
。不计其它一切电阻。
（1）比较a、b两点电势的高低，并计算闭合开关瞬间通过金属棒的电流I；
（2）从闭合开关到金属棒刚达到最大速度时（此时金属棒未离开
磁场区），求此过程通过金属棒的电量q和维持圆盘匀速转动外力所做的功W；
（3）若此后金属棒和金属框发生完全非弹性碰撞，求金属棒最终停下来时的位置坐标x。
【参考答案】（1）
点电势高，5A
（2）6C，18J（3）
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