2 . 地球是个巨大的天然磁体，某小组学习相关内容后，对地磁场做了深入的研究。
（1）a、如图1所示，两同学把一根长约10m的电线两端用其他导线连接一个电压表，形成闭合回路。迅速摇动这根电线，若电线中间位置的速度约10m/s，电压表的最大示数约2mV。粗略估算该处地磁场磁感应强度B大小的数量级。
b、某同学在研学途中利用智能手机中的磁传感器测量某地地磁场的磁感应强度。如图2建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。该同学在当地对地磁场进行了测量，测量时z轴正向保持竖直向上，测量结果如下图。请你根据测量结果判断该同学是在“南半球”还是“北半球”进行此实验，并估测当地的地磁场磁感应强度B₂的大小（结果保留2位有效数字）。
（2）地磁场能使宇宙射线中的带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”。赤道剖面外的地磁场可简化为包围着地球的厚度为d的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于剖面，如图3所示。设宇宙射线中β粒子的质量为m，带负电且电荷量为q，最大速率为v，不计大气对β粒子运动的影响，不考虑粒子间的相互作用及重力。要使从各方向射向地球的β粒子都不能到达地面，求地磁场厚度d应满足的条件。

8 . 电磁制动是磁悬浮列车辅助制动的一种方式。某研究团队为列车进站设计电磁制动装置，为了探究其刹车效果，制作了小车和轨道模型。在小车底面安装了一个匝数为N、边长为L的正方形线圈，线圈总电阻为R，小车和线圈的总质量为m。线圈平面与水平轨道平行，俯视图如图所示。小车到站前，关闭小车引擎，让其通过一个宽度为H方向竖直向下的匀强磁场区域，实施电磁制动。小车进入磁场前的速度为，行驶过程中小车受到轨道阻力可忽略不计，不考虑车身其他金属部分的电磁感应现象。
（1）a.若小车通过磁场区域后，速度降为，求在此过程中线圈产生的焦耳热；
b.若使小车持续减速通过匀强磁场区域，分析说明磁场区域的宽度H需要满足什么条件；
（2）a.为保证乘客安全，小车刚进入磁场时的加速度大小不能超过，则匀强磁场的磁感应强度B应满足什么条件；
b.为减缓刹车给乘客带来的不适感，刹车的加速度要远小于，磁场的磁感应强度也远小于上述B的条件，因此小车通过图示磁场区域后仍有较大速度。若此后继续以电磁制动的方式使小车减速，为了在尽可能短的距离内让小车减速为零，请设计刹车区域的磁场分布，说明设计方案并画出示意图。

9 . 有些物理问题可以从宏观和微观两个角度来认识。
如图所示，导体棒与电源、开关、导线及平行导轨构成的回路，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于回路所在平面。已知导体棒的长度为L，横截面积为S，导体棒中单位体积内自由电子数为n，电子电荷量为e，质量为m。
（1）闭合开关，保持导体棒静止，导体棒中电子定向移动的速率为v。
a.求导体棒中的电流I：
b.导体棒受到磁场的安培力作用，一般认为安培力是磁场对运动电荷作用力的矢量和的宏观表现。请你根据安培力的表达式，推导磁场对定向移动的电子作用力f的表达式。
（2）仅将回路中的电源换成一个电流计，请你设计方案使电流计的指针发生偏转，并说明其原理。