在高能物理研究中,粒子回旋加速器起着重要作用,如图甲为它的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图,在D型盒上半面中心S处有一正离子源,它发出的正离子,经狭缝电压加速后,进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周,再经狭缝电压加速。如此周而复始,最后到达D型盒的边缘,获得最大速度,由导出装置导出。已知正离子的电荷量为q,质量为m,加速时电极间电压大小为U,磁场的磁感应强度为B,D型盒的半径为R。每次加速的时间很短,可以忽略不计。正离子从离子源出发时的初速度为零,求
(1)为了使正离子每经过窄缝都被加速,求交变电压的频率
(2)求离子能获得的最大动能
(3)求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比。
(12分)某人离公共汽车尾部20m,以速度v向汽车匀速跑过去,与此同时,汽车以1m/s2的加速度从静止启动,作匀加速直线运动。试问,此人的速度v分别为下列数值时,能否追上汽车?如果能,要用多长时间?如果不能,则他与汽车之间的最小距离是多少?
(1)v=6m/s;
(2)v=7m/s.
跳伞运动员在空中的运动可分为两个阶段:开始一段伞未张开,可近似看成自由落体运动,,伞张开后,则做匀减速运动。设运动员的初始高度为1500m ,第一段的下落高度为500m ,g取10 m/s2,试求:
(1)张开伞的一瞬间,运动员的速度大小
(2)要运动员充分安全地着地(即着地速度趋于零),第二阶段的合适加速度应是多大?
汽车从静止开始作匀加速直线运动,4s末关闭发动机,再经6s停下,10s内共行驶了30m.求:
(1)汽车运动中的最大速度;
(2)汽车在两段运动过程中的加速度大小。
如图所示,皮球以速度8m/s向右运动,与墙相撞后以速度4m/s反弹回来,设皮球与墙相撞时间为0.1s,求皮球撞墙过程中加速度?
如图所示,光滑斜面OP与水平面的夹角=37°。一轻弹簧下端固定在斜面底端O点,上端与可视为质点的滑块B固定连接,弹簧劲度系数K=100N/m。B开始静止时与斜面顶端P之间的距离L=0.99m,弹簧具有的弹性势能Epo=0.72J。将一个可视为质点的小球爿从某处以初速度V0=1.92m/s水平抛出,小球运动到P点时恰好沿斜面下滑。已知小球A的质量m1=1.00kg,滑块B的质量m2=2.00kg,A与B发生碰撞后具有相同速度但不粘连(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)小球抛出点距离斜面顶端的高度h;
(2)小球与滑块碰撞时,小球与滑块系统损失的机械能;
(3)在A与B碰撞以后的运动过程中,A与B分离时的速度为多大,并通过计算判断A、B能否再次发生碰撞。