4.
如图所示,间距\(L=0.4m\)的金属轨道竖直放置,上端接定值电阻\({{R}_{1}}{=}1\Omega \),下端接定值电阻\({{R}_{2}}{=}4\Omega \)。其间分布着两个有界匀强磁场区域;区域\(I\)内的磁场方向垂直纸面向里,其磁感应强度\({{B}_{1}}{=}3T\);区域\(II\)内的磁场方向竖直向下,其磁感应强度\({{B}_{2}}{=}2T\)。金属棒\(MN\)的质量\(m=0.12kg\)、在轨道间的电阻\(r{=}4\Omega \),金属棒与轨道间的动摩擦因数\(\mu {=}0.8\)。现从区域\(I\)的上方某一高度处静止释放金属棒,当金属棒\(MN\)刚离开区域\(I\)后\({{B}_{1}}\)便开始均匀变化。整个过程中金属棒的速度随下落位移的变化情况如图乙所示,“\({{v}^{2}}-x\)”图象中除\(ab\)段以外均为直线,\(oa\)段与\(cd\)段平行。金属棒在下降过程中始终保持水平且与轨道间接触良好,轨道电阻及空气阻力忽略不计,两磁场间互不影响。求:
\((1)\)金属棒在图象上\(a\)、\(c\)两点对应的速度大小;
\((2)\)金属棒经过区域\(I\)的时间;
\((3){{B}_{1}}\)随时间变化的函数关系式\((\)从金属棒离开区域\(I\)开始计时\()\);
\((4)\)从金属棒开始下落到刚进入区域\(II\)的过程中产生的焦耳热。