发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。
在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内。金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以平行于MN的速度向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源，导体棒ab通过滑轮匀速提升重物。
从微观角度看，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在能量转化中起着重要作用。为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。
（1）请在图3（图1的导体棒ab）、图4（图2的导体棒ab）中，分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。
（2）我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。那么，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请以图1“发电机”为例，通过计算分析说明。
从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度。如图所示，可以用豆粒做气体分子的模型，演示气体压强产生的机理。为了模拟演示气体压强与气体分子的平均动能的关系，应该如下操作：________________________________________________；
为了模拟演示气体压强与气体分子密集程度的关系，应该如下操作：________________________________________________。
如图甲所示，100匝的圆形线圈的两端a、b与一个电阻R相连。线圈的电阻r=1Ω，R=9Ω。线圈内有垂直纸面向里的磁场，穿过线圈所在平面的磁通量按图乙所示规律变化，则线圈中的感应电流大小为________A；________（选填“a”或“b”）端电势较高。
如图所示，游标为10分度的游标卡尺的示数为________mm。用激光照射两测脚间的狭缝，在屏上出现衍射条纹。如果两测脚间狭缝的宽度变为0.8mm，衍射中央亮条纹的宽度将________（选填“变宽”或“变窄”）。
如图所示，有一个单匝正方形闭合线框abcd，边长为l，电阻为R，质量为m。线框下方有一水平匀强磁场，磁场方向垂直线框所在平面，磁感应强度为B，磁场区域宽度为l。在磁场上方某一高度处释放线框，线框在下落过程中始终与磁场方向垂直，且bc边保持水平。若线框恰好匀速通过磁场，重力加速度为g，空气阻力可忽略不计，求：
（1）线框通过磁场的速度；
（2）线框通过磁场过程中产生的热量；
（3）若将线框从更高的地方释放，请分析说明线框通过磁场过程中的运动情况。
如图所示，在水平方向的匀强磁场中，矩形线圈绕竖直轴OO'匀速转动，线圈通过滑环和电刷与一个电阻R和一个理想交流电压表相连接。已知磁场的磁感应强度B=0. 1T，线圈匝数n=100匝，长L1=20cm，宽L2=10cm，线圈电阻r=2Ω，线圈转动的角速度ω=30rad/s，电阻R=4Ω，求：
（1）线圈转到与磁场平行时，线圈中的电动势；
（2）交流电压表的示数。
