21．两足够长且不计其电阻的光滑金属轨道，如图所示放置，间距为d=100cm，在左端斜轨道部分高h=1.25m处放置一金属杆a，斜轨道与平直轨道以光滑圆弧连接，在平直轨道右端放置另一金属杆b，杆a、b电阻R_a=2Ω，R_b=5Ω，在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场，磁感强度B=2T。现杆b以初速度v₀=5m/s开始向左滑动，同时由静止释放杆a，杆a滑到水平轨道过程中，通过杆b的平均电流为0.3A；a下滑到水平轨道后，以a下滑到水平轨道时开始计时，a、b运动图象如图所示(a运动方向为正)，其中m_a=2kg，m_b=1kg，g=10m/s²，求

   （1）杆a落到水平轨道瞬间杆a的速度v；

   （2）杆a 在斜轨道上运动的时间；

   （3）在整个运动过程中杆b产生的焦耳热。

20．一座小型水电站发电机输出功率为100kW，输出电压为500V。输电线的电阻为10Ω，允许功率损耗为输出功率的4%，用电单位需要220V电压。求：所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？

已知自行车车轮半径r=35cm，摩擦小轮半径r₀=1.00cm，线圈有n=800匝，线圈横截面积s=20cm²，总电阻R₁=40Ω，旋转磁极的磁感应强度B＝0.010T，车头灯电阻R₂＝10Ω。当车轮转动的角速度ω＝8rad/s时。求：

   （1）发电机磁极转动的角速度。    （2）车头灯中电流的有效值。

19．如图是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮。电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交流电，给车头灯供电。

   （3）若已知钠的极限频率为6.00×10¹⁴Hz，今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？

m=0.91×10^-30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r₁=0.53×10^-10m.

   （1）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n=2的定态时，核外电子运动的等效电流多大？ （用K，e，r₁，m表示，不要求代入数据）

   （2）若要使处于n=2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？

18．氢原子处于基态时，原子能量E₁= -13.6eV，已知电子电量e =1.6×10^-19C，电子质量