(2013·天津市十二区县重点学校高三毕业班二联,12题)(20分)电磁缓冲装置,能够产生连续变化的电磁作用力,有效缓冲车辆问的速度差,避免车辆间发生碰撞和追尾事故。该装置简化为如下物理模型:如图所示,水平面上有一个绝缘动力小车,在动力小车上竖直固定着一个长度、宽度
的单匝矩形纯电阻金属线圈,线圈的总电阻为R,小车和线圈的总质量为m,小车运动过程中所受阻力恒为
。开始时,小车静止在缓冲区域的左侧,线圈的右边刚好与宽为d(d>
)的缓冲区域的左边界重合。缓冲区域内有方向垂直线圈平面向里、大小为B的匀强磁场,现控制动力小车牵引力的功率,让小车以恒定加速度a驶入缓冲区域,线圈全部进入缓冲区域后,立即开始做匀速直线运动,直至完全离开缓冲区域,整个过程中,牵引力的总功为W。
(1)线圈进入磁场过程中,通过线圈横截面的电量:
(2)写出线圈进入磁场过程中,牵引力的功率随时间变化的关系式:
(3)线圈进入磁场过程中,线圈中产生的焦耳热。