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  • 1. (2024高二上·金华期末) 如图所示,两根等高光滑的四分之一圆弧形金属轨道,轨道间距为L1=1m,其上端接电阻R1=1.5Ω,下端与一足够长水平金属轨道相连,轨道电阻不计。水平轨道处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B1=1T。圆弧轨道处于从圆心轴线上均匀向外辐射状的磁场中,如图所示。在轨道上有两长度稍大于L1、质量均为m=0.2kg的金属棒ab , 阻值为Ra=3Ω,Rb=1.5Ω。金属棒b通过跨过定滑轮的绝缘细线与一质量为M=0.1kg、边长为L2=0.2m、电阻r=2Ω的正方形金属线框相连,金属棒a从轨道圆心等高处开始在外力作用下以速度v0=5m/s沿圆弧轨道做匀速圆周运动到最低点MN处,在这一过程中金属棒b恰好保持静止。当金属棒a到达最低点MN处被锁定,此后金属线框开始下落,刚好能匀速进入下方h=1m处的水平匀强磁场B3中, , 已知磁场高度H>L2 , 忽略一切摩擦阻力,重力加速度为g=10m/s2 , 求:

    1. (1) 辐射状磁场在圆弧处磁感应强度B2的大小;
    2. (2) 从金属线框开始下落到进入磁场前,金属棒b上产生的焦耳热Q
    3. (3) 若在线框完全进入磁场时剪断细线,线框在完全离开磁场B3前已达到匀速,已知线框离开磁场过程中产生焦耳热为Q1=0.18J,则磁场的高度H为多少。

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