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。
一路桥工人在长l=300米的隧道中,突然发现一汽车在离右隧道口s=150米处以速度vo=54千米/小时向隧道驶来,由于隧道内较暗,司机没有发现这名工人。此时路桥工人正好处在向左、向右以某一速度匀速跑动都恰能跑出隧道而脱险的位置。问此位置距右出口距离x是多少?他奔跑的最小速度是多大?
如图所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8m。有一质量500g的带电小环套在直杆上,正以某一速度沿杆匀速下滑,小环离杆后正好通过C端的正下方P点处。(g取l0m/s2)求:
⑴小环离开直杆后运动的加速度大小和方向。
⑵小环从C运动到P过程中的动能增量。
⑶小环在直杆上匀速运动速度的大小v0。
如图,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一小球a和b。 a球质量为m,静置于地面;b球质量为3m,用手托往,高度为h,此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放b后,a可能达到的最大高度为多少?
12分)一辆小型载重汽车的质量是3.0t,沿着一条水平公路行驶,行驶过程中牵引力的功率保持不变,汽车所受阻力与汽车对地面的压力成正比。已知牵引力的功率恒为90kW,行驶的最大速度是25m/s。(计算时g取10m/s2)
(1)求汽车在运动过程中受到的阻力是多大。
(2)求当汽车速度为20m/s时的加速度
(3)汽车从静止开始行驶10000m时,速度已达最大,求此过程的时间。
卡车原来以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶,因为路口出现红灯,司机从较远的地方开始刹车,使卡车匀减速前进,当车速减到2 m/s时,交通灯转为绿灯,司机当即停止刹车,并且只用了减速过程的一半时间就加速到原来的速度,从刹车开始到恢复原速过程用了12 s。求:
(1)减速与加速过程中的加速度大小。
(2)开始刹车后2s末及10s末的瞬时速度。