如图所示,一对间距
的平行金属导轨固定于同一绝缘水平面上,导轨左端接有
的电阻,右侧平滑连接一对弯曲的光滑金属轨道。水平导轨的整个区域内存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小
。质量
的金属棒ab垂直放置于水平导轨上,质量
的导体棒cd垂直放置于匀强磁场的右边缘处,两棒的长度均与导轨间距相等,它们的电阻均为
。ab棒在水平向右的恒力
作用下从静止开始运动,在与cd棒发生碰撞前已做匀速运动。当ab棒与cd棒即将相碰时撤去恒力F,碰后cd棒沿弯曲轨道上升到最大高度处时被抵住保持静止,ab棒向左运动一段时间后停在距离匀强磁场的右边缘
处。已知ab棒和cd棒与导轨间的动摩擦因数均为
, 重力加速度大小
, 不计金属导轨电阻,ab棒和cd棒在运动过程中始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触,它们之间的碰撞为弹性碰撞且碰撞时间极短,求:
(1)碰前ab棒匀速运动的速度v的大小;
(2)cd棒沿弯曲轨道上升的最大高度h;
(3)碰后ab棒运动的时间t。