如图所示，金属轮
和绝缘轮
可绕各自中心金属轴
和
转动，
和
平行且水平放置，
金属轮由三根金属辐条和金属环组成，
轮的辐条长均为4r、电阻均为R，金属环的电阻可以忽略，三根辐条互成
角，在图中
的扇形区域内存在平行于轴向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，绝缘轮
的半径为2r，另一半径为r的绝缘圆盘。
与
同轴且固连在一起。一轻细绳的一端固定在
边缘上的某点，在
上绕足够匝数后，悬挂一质量为m的重物P。当P下落时，通过细绳带动
和
绕
轴转动。转动过程中，
保持接触，无相对滑动。
轮的轴
金属环边缘电刷D引出导线、与两平行的足够长的光滑水平金属导轨连接，上导轨E、F处断开，金属导轨的间距为L。两导轨之间E的左侧串联了开关
与电阻R；两导轨之间虚线右侧存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小也为B，磁场中放置一质量为
， 长度也为L、电阻为R的金属棒GH，电容器的电容C与单刀双掷开关
串联，可以掷向E或F，不计导线电阻。
（1）当
都断开，重物下落时，比较D与两点之间的电势高低：
、
（2）当都断开，重物下落速度为
时，求D与两点之间电势差U的大小；
（3）S1闭合、断开，重物下落4r过程中，通过电阻R的电量；
（4）S1断开、先打向E，充电稳定后再打向F，待金属棒GH运动稳定时，求金属棒GH的速度
。
