12.质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图,M、N为两块水平放置的平行金属极板,板长为L,板右端到屏的距离为D,且D远大于L,O’O为垂直于屏的中心轴线,不计离子重力和离子在板间偏离O’O的距离。以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系,其中x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向。
(1)设一个质量为m0、电荷量为q0的正离子以速度v0沿O’O的方向从O’点射入,板间不加电场和磁场时,离子打在屏上O点。若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场,求离子射到屏上时偏离O点的距离y0;
(2)假设你利用该装置探究未知离子,试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。
上述装置中,保留原电场,再在板间加沿-y方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流,仍从O’点沿O’O方向射入,屏上出现两条亮线。在两线上取y坐标相同的两个光点,对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm,其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的,另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完全相同,但入射速度都很大,且在板间运动时O’O方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度。
一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以10m/s的速度匀速行驶的货车严重超载时,决定前去追赶,经过5.5s后警车发动起来,并以2.5m/s2的加速度做匀加速运动,但警车的行驶速度必须控制在90km/h以内.问:
(1)警车在追赶货车的过程中,两车间的最大距离是多少?
(2)警车发动后要多长时间才能追上货车?
如图足够长的斜面倾角θ=30°。一个物体以v0=12m/s的初速度,从斜面上A点处沿斜面向上运动,加速度大小为a=8.0m/s2(g取10 m/s2)。求:
(1)物体沿斜面从A点上滑的最大距离x;
(2)物体从A点出发需经多少时间才能回到A处?
质量为
的物体在水平推力
的作用下沿水平面作直线运动,一段时间后撤去
,其运动的
图像如图所示。
取
,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数
;
(2)水平推力
的大小;
(3)
内物体运动位移的大小。
如图所示,质量为2 kg的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角
为37°.质量为1 kg的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少?(g=10m/s
sin 37°
cos 37°

静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有益于健康等优点,其装置可简化如图。
、
为水平放置的间距
的两块足够大的平行金属板,两板间有方向由
指向
的匀强电场,场强为
。在
板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪
,油漆喷枪可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为
的油漆微粒,已知油漆微粒的质量均为
、电荷量均为
,不计油漆微粒间的相互作用、油漆微粒带电对板间电场和磁场的影响及空气阻力,重力加速度
。求:

(1)油漆微粒落在
板上所形成的图形面积;
(2)若让
、
两板间的电场反向,并在两板间加垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度
,调节喷枪使油漆微粒只能在纸面内沿各个方向喷出,其它条件不变。
板被油漆微粒打中的区域的长度;
(3) 在满足(2)的情况下,打中
板的油漆微粒中,在磁场中运动的最短时间。