如圖所示,左側(cè)傾斜部分為光滑的相互平行放置的間距為L,電阻不計的金屬導軌,水平部分為用絕緣材料做成的間距也為L的光滑軌道,兩者之間平滑連接。傾斜導軌的傾角為θ,傾斜導軌上端接有一個單刀雙擲開關S,接在1端的電源,電動勢為E,內(nèi)阻為r,其串聯(lián)的定值電阻為R1,接在2端的電容器的電容為C(未充電)。在水平軌道正方形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ分布有大小相等方向相反的勻強磁場(大小未知),在傾斜導軌區(qū)域Ⅲ中存在方向豎直向上且大小與Ⅰ、Ⅱ區(qū)相同的勻強磁場,當先將開關S與1相連時,一質(zhì)量為m電阻不計的金屬導體棒ef恰好能靜止在高為h的傾斜導軌上。然后再將開關S擲向2,此后導體棒ef將由靜止開始下滑,并且無能量損失地進入水平軌道,之后與原來靜止在水平軌道上的“U”型導線框abcd碰撞,并粘合為一個正方形線框,U形導線框三條邊總質(zhì)量為3m、總電阻為4R,當線框完全穿過Ⅰ區(qū)磁場后,恰好靜止(線框四邊與Ⅱ磁場邊界線重合)。不計一切摩擦阻力,(本題中E、r、R1、C、R、L、h、θ、m及重力加速度g均為已知),求:
(1)磁感應強度B的大??;
(2)將開關S擲向2后,ef棒滑到GH處的速度v;(本問中磁感應強度可用B表示);
(3)線框穿越磁場邊界線MN、PQ過程中產(chǎn)生的熱量之比Q1:Q2。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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