题目内容：
(20分)如图15所示，固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、MN'、OO'间距都是e，二者之间固定有两组竖直半圆形轨道PQM和P'OM"，两轨道间距也均为e，且PQM和P'O'M'的竖直高度均为4R，两组半圆形轨道的半径均为R。轨道的QQ'端、MM'端的对接狭缝宽度可忽略不计，图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架，能使导轨系统位置固定。将一质量为m的金属杆沿垂直导轨方向放在下层导轨的最左端OO'位置，金属杆在与水平成θ角斜向上的恒力作用下沿导轨运动，运动过程中金属杆始终与导轨垂直，且接触良好。当金属杆通过4R的距离运动到导轨末端PP'何置时其速度大小
。金属杆和导轨的电阻、金属杆在半圆轨道和上层水平导轨上运动过程中所受的摩擦阻力，以及整个运动过程中所受空气阻力均可忽略不计。
(1)已知金属杆与下层导轨间的动摩擦因数为μ，求金属杆所受恒力F的大小；
(2)金属杆运动到PF位置时撤去恒力F，金属杆将无碰撞地水平进入第一组半圆轨道PQ和P'Q'，又在对接狭缝Q和Q'处无碰撞地水平进入第二组半1圆形轨道QM和QM"的内侧，求金属杆运动到半圆轨道的最高何置MM'时，它对轨道作用力的大小；
(3)若上层水平导轨足够长，其右端连接的定值电阻阻值为r，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。金属杆由第二组半圆轨道的最高位置MM处，无碰撞地水平进入上层导轨后，能沿上层导轨滑行。求金属杆在上层导轨上滑行的最大距离。
参考答案：
答案解析：