25.(20分)如图,一“”形绝缘导轨竖直放置,处在水平向右的匀强电场中。左边的半圆弧与水平杆ab、cd相切于a、c两点,两水平杆的高度差为h,杆长为4L,O为ad、bc连线的交点,虚线MN、M′N′的位置如图,其中aM = MM′= CN = NN′=L,M′b=N′d = 2L。一质量为m,带电量为-q的小球穿在杆上。虚线MN左边的导轨光滑,虚线MN右边的导轨与小球之间的动摩擦因数为。已知:在O处没有固定点电荷+Q的时候,将带电小球自N点由静止释放后,小球刚好可到达a点。现在O处固定点电荷+Q,并将带电小球自d点以初速度v0向左瞬间推出。结果小球可沿杆运动到b点。(静电力恒量为k,重力加速度为g)求:
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)运动过程中小球所受摩擦力的最大值fm和小球经过M′点时的加速度大小a ;
(3)使小球能够运动到b点的初速度v0的最小值。
24.(18分)如图所示,宽度为d1的I区里有与水平方向成45°角的匀强电场E1,宽度为d2的II区里有相互正交的匀强磁场B和匀强电场E2。一带电量为q,质量为m的微粒自图中P点由静止释放后水平向右做直线运动进入II区的复合场再做匀速圆周运动到右边界上的Q点,其速度方向改变了60°,重力加速度为g。(d1、E1、E2未知)求:
(1)E1、E2的大小;
(2)有界电场E1的宽度d1。
23.(16分)如图,MN、PQ两条平行的光滑金属轨导与水平面成角固定,轨距为d。空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B。M、P间接阻值为R的电阻。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其有效电阻为r。现从静止释放ab,当它沿轨道下滑距离S时,达到最大速度。若轨道足够长且电阻不计,重力加速度为g,求:
(1)金属杆ab运动的最大速度vm ;
(2)金属杆ab从静止释放到具有最大速度的过程中,通过电阻R的电量q ;
(3)金属杆ab从静止释放到具有最大速度的过程中,克服安培力所做的功W 。
请在答题纸上的方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中标明各器材的代号。其中电阻箱的取值在_________左右最为合适。
电阻箱R2(阻值范围为0~9999,额定电流为1A);
开关S,导线若干。
滑动变阻器R1(阻值范围为0~20,额定电流为2A);
电流表A2(量程为0~500A,内阻r2=1000);