16.如圖所示,兩根固定的光滑的絕緣導(dǎo)軌水平部分與傾斜部分平滑連接,兩導(dǎo)軌間距為L=0.5m,導(dǎo)軌的傾斜部分與水平面成α=37°。導(dǎo)軌的傾斜部分有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域abcd,磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上,導(dǎo)軌的水平部分在距離斜面底端足夠遠(yuǎn)處有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向豎直且相反,所有磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=1T,每個(gè)磁場(chǎng)區(qū)沿導(dǎo)軌的長度均為L=0.5m,磁場(chǎng)左、右兩側(cè)邊界均與導(dǎo)軌垂直?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m=0.5kg,電阻為r=0.2Ω,邊長也為L的正方形金屬線框PQMN,從傾斜導(dǎo)軌上由靜止釋放,金屬線框在MN邊剛滑進(jìn)磁場(chǎng)abcd時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),此后,金屬線框從導(dǎo)軌的傾斜部分滑上水平部分,該過程線框沒有機(jī)械能損失。取重力加速度g=10m/s
2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)金屬線框剛釋放時(shí)MN邊與ab的距離s;
(2)已知線框剛進(jìn)入水平磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)速度大小為8m/s,求線框在穿越水平磁場(chǎng)區(qū)域過程中加速度的最大值;
(3)若導(dǎo)軌的水平部分有多個(gè)連續(xù)的長度均為L磁場(chǎng),且相鄰磁場(chǎng)方向相反,在(2)的條件下,求線框在水平導(dǎo)軌上從進(jìn)入磁場(chǎng)到停止的位移以及在兩導(dǎo)軌上的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱。