近期《科学》中文版的文章介绍了一种新技术——航天飞缆,航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统.飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖曳力,它还能清理“太空垃圾”等.从1967年至1999年的17次试验中,飞缆系统试验已获得部分成功.该系统的工作原理可用物理学的基本定律来解释.
图15
图15为飞缆系统的简化模型示意图,图中两个物体P、Q的质量分别为mP、mQ,柔性金属缆索长为l,外有绝缘层,系统在近地轨道做圆周运动,运动过程中Q距地面高为h.设缆索总保持指向地心,P的速度为vP.已知地球半径为R,地面的重力加速度为g.
(1)飞缆系统在地磁场中运动,地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.设缆索中无电流,问缆索P、Q哪端电势高?此问中可认为缆索各处的速度均近似等于vP,求P、Q两端的电势差;
(2)设缆索的电阻为R1,如果缆索两端物体P、Q通过周围的电离层放电形成电流,相应的电阻为R2,求缆索所受的安培力多大;
(3)求缆索对Q的拉力FQ.
如图所示，电源的电动势E＝18V，内阻r=1.0Ω，电阻R2＝5.0Ω，R3＝6.0Ω。平行金属板水平放置，两板间距d＝2cm，当可变电阻R1的滑动头移到R1的中点时，电源的路端电压是16V，一个带电量q=－8.0×10－9C的油滴正好平衡于两板之间。（g＝10m/s2）求：
（1）R1的总电阻；
（2）油滴的质量；
（3）移动R1的滑动头P，油滴可获得向下的最大加速度。
如图所示，直流电动机和电炉并联后接在直流电源上，已知电源内阻r=1Ω，电炉电阻R1=19Ω，电动机线圈电阻R2=2Ω，K断开时，电炉功率为475W，K闭合时，电炉功率为402.04W。求
（1）电源电动势。
（2）开关K闭合时，电动机的机械功率多大？
实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟电压U之间遵循I =kU3的规律，其中U表示棒两端的电势差，k=0.02A/V3。现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后，接在一个内阻可以忽略不计，电动势为6.0V的电源上。求：
（1）当串联的可变电阻器阻值R多大时，电路中的电流为0.16A？
（2）当串联的可变电阻器阻值R多大时，棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5？
如图5-3，一列横波沿
轴传播，波速
。当位于
处的A质点在轴上方的最大位移处时，位于
处的质点恰好在平衡位置，且振动方向沿
轴负方向，求这列波的频率
。
如图2-4所示，让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分成三股？请说明理由。