16.(12分)如图所示,平行金属导轨间距L=0.4m,其所在平面与水平面夹角θ=370,且处于磁感应强度B=0.5T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场中.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.5Ω的直流电源.现把一根质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,此时导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨两接触点间的电阻R=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.己知sin370=0.6,cos370=0.8.
(1)求流经导体棒的电流大小:
(2)求导体棒受到的摩擦力大小及方向:
(3)不改变磁感应强度大小,在垂直导体棒的平面内,将磁场沿顺时针方向缓慢转过角度α,使导体棒和金属导轨之间的摩擦力恰好为0,求角度α的大小.
17.(14分)如图(a)所示,两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,导轨间距L=lm,两导轨的上端接有一个R=2Ω的定值电阻.虚线OO’下方是垂直于导轨平面向内的匀强磁场,磁感应强度B=2T.现将质量m=0.1kg、电阻不计的金属杆ab,从OO’上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触,且始终保持水平,导轨电阻不计.已知金属杆下落0.3m的过程中,加速度a与下落距离h的关系如图(b)所示,g取10m/s2.求:
(1)金属杆刚进入磁场时,速度v0为多大?
(2)金属杆下落0.3 m的过程中,在电阻R上产生的热量Q为多少? (3)金属杆下落0.3 m的过程中,在电阻R上通过的电量q为多少?
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23mv018.(16分)如图所示,在坐标系xOy的第二象限内有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小E=,在
2qL第三象限内有磁感应强度B1=
3mv06mv0的匀强磁场I,在第四象限内有磁感应强度大小B2?的匀强磁场2qLqLII,磁场I、II的方向均垂直于纸面向内.一质量为m、电荷最为+q的粒子从P(0,L)点处以初速度v0沿垂直
于y轴的方向进入第二象限的匀强电场,然后先后穿过x轴和y轴进入磁场I和磁场II,不计粒子的重力和空气阻力.求:
(1)粒子由电场进入磁场I时的速度v大小和方向; (2)粒子出发后第1次经过y轴时距O点的距离D;
(3)粒子出发后从第1次经过y轴到第4次经过y轴产生的位移大小Δy和所需时间△t.
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