两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面.质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R. 整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中.当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动.设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好.重力加速度为g.求:
(1)ab杆匀速运动的速度v
1;
(2)ab杆所受拉力F,
(3)ab杆以v
1匀速运动时,cd杆 以v
2(v
2已知)匀速运动,则在cd杆向下运动h过程中,整个回路中产生的焦耳热为多少?
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如图所示的直角坐标系中,在直线X=-2L
到y轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场,其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向,x轴下方的电场方向沿y轴正方向,在电场左边界上A(-2L
,-L
,)到C(-2L
,0)区域内,连续分布着电量为+q,质量为m的粒子,从某时刻起由A点到C点间的粒子,依次连续以相同的速度V
沿x轴正方向射入电场,若从A点射入的粒子,恰好从y轴上的A'(0,L
)沿x轴正方向射出电场,其轨迹如图,不计粒子的重力及它们间的相互作用.
(1)求匀强电场的电场强度E;
(2)求在AC间还有哪些位置的粒子,通过电场后也能沿x轴正方向运动?
(3)若以直线x=2L
上的某点为圆心的圆形区域内,分布着垂直于xOy平面向里的强磁场,使沿x轴正方向射出电场的粒子,经磁场偏转后,都能通过直线x=2L
与圆形磁场边界的一个交点处,而便于被收集,则磁场区域的最小半径是多大?相应的磁感应强度B是多大?
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