如圖所示,兩根等高光滑的四分之一圓弧形軌道與一足夠長水平軌道相連,圓弧的半徑為R
0、軌道間距為L
1=1m,軌道電阻不計(jì).水平軌道處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B
1=1T,圓弧軌道處于圓心軸線上均勻向外輻射狀的磁場(chǎng)中,如圖所示.在軌道上有兩長度稍大于L
1、質(zhì)量均為m=2kg、阻值均為R=0.5Ω的金屬棒a、b,金屬棒b通過跨過定滑輪的絕緣細(xì)線與一質(zhì)量為M=1kg、邊長為L
2=0.2m、電阻r=0.05Ω的正方形金屬線框相連.金屬棒a從軌道最高處開始,在外力作用下以速度v
0=5m/s沿軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)MN處,在這一過程中金屬棒b恰好保持靜止.當(dāng)金屬棒a到達(dá)最低點(diǎn)MN處被卡住,此后金屬線框開始下落,剛好能勻速進(jìn)入下方h=1m處的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)B
3中,B
3=
T.已知磁場(chǎng)高度H>L
2.忽略一切摩擦阻力,重力加速度為g=10m/s
2.求:
(1)輻射磁場(chǎng)在圓弧處磁感應(yīng)強(qiáng)度B
2的大??;
(2)從金屬線框開始下落到進(jìn)入磁場(chǎng)前,金屬棒a上產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)若在線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)剪斷細(xì)線,線框在完全離開磁場(chǎng)B
3時(shí)剛好又達(dá)到勻速,已知線框離開磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q
1=10.875J,則磁場(chǎng)的高低H為多少.