导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能△E=mv12-mv22=1.1J…………3分
解得v2=5.0m/s…………………………………………………………………1分
mv22=mv32+mg2R0…………………………………………………………1分
通过电阻R的电荷量 q=I平均t=0.512C(或0.51C)…………………………2分
(3)设导体杆离开磁场时的速度大小为v2,运动到圆轨道最高点的速度为v3,因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点,根据牛顿第二定律对导体杆在轨道最高点时有
mg=mv32/R0……………………………………………………………………1分
对于导体杆从NN′运动至PP′的过程,根据机械能守恒定律有
此时通过导体杆上的电流大小I=E/(R+r)=3.8A(或3.84A)………………2分
根据右手定则可知,电流方向为由b向a ………………………………………2分
(2)设导体杆在磁场中运动的时间为t,产生的感应电动势的平均值为E平均,则由法拉第电磁感应定律有
E平均=△φ/t=Bld/t…………………………………………………2分
通过电阻R的感应电流的平均值 I平均=E平均/(R+r)………………………1分
(F-μmg)s=mv12 ………………………2分
导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势E=Blv1…………………………………1分
25.(20分)
(1)设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时的速度为v1,根据动能定理则有
粒子在磁场内运动的总路程 ⒅
由⑻式和⑺可知粒子在磁场内做圆周运动的半径 ⒄
⒁
由⑹式可知粒子在磁场中偏转的次数为 n = 3 ⒂
由⑺式可知每次偏转的角度 θ3 = 120° ⒃
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