一位大學生在研究電磁感應問題時設計了如下實驗。實驗裝置如圖所示，水平放置的金屬軌道FMNZ'N'M'F'，F(xiàn)M與F'M'平行，相距

L

2

=0.5m,NZ與N'Z'平行，相距L=1m,軌道間區(qū)域被邊界NN'、PP'和QQ'分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個區(qū)域，其中I、Ⅱ、Ⅳ處于豎直向下的勻強磁場中，Ⅲ處于水平向左的磁場中，磁場磁感應強度的大小均為B=2T。軌道上放置著AB、CD兩根金屬棒，位置如圖所示。兩金屬棒質(zhì)量均為m=1kg,電阻均為R=1Ω，其中AB棒在I區(qū)域運動時接入電路的有效電阻為

R

2

=0.5Ω。t=0時，AB棒有向右的初速度v₀=5m/s,CD棒的速度為0（此后各運動過程，兩棒與導軌都始終垂直且接觸良好），在CD棒到達PP'時AB棒恰好到達MM'，且兩棒均已勻速。此時開始給AB棒一個外力，使AB棒在Ⅱ區(qū)域做勻加速運動，發(fā)現(xiàn)該外力隨時間每秒增加4N，且CD棒在Ⅲ區(qū)域的運動時間為1s。當CD棒到達QQ'時，撤去AB棒外力。此后AB棒繼續(xù)在Ⅱ區(qū)域運動，CD棒在Ⅳ區(qū)域運動，直到兩者穩(wěn)定。所有軌道電阻不計，Ⅲ區(qū)域軌道粗糙，μ=0.05，其他軌道光滑，g取10m/s²。求：

（1）t=0時，AB棒兩端的電勢差U_AB
（2）當CD棒到達PP'時，AB棒的速度大小v₁以及當CD棒到達QQ'時AB棒的速度大小v₁'
（3）CD棒在QZZ'Q'區(qū)域運動過程中整個回路產(chǎn)生的焦耳熱Q