有一种质谱仪的工作原理图如图所示。静电分析器是四分之一圆弧的管腔,内有沿圆弧半径方向指向圆心O1的电场,且与圆心O1等距各点的电场强度大小相等。磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内,分布着方向垂直于纸面的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后,从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器,在静电分析器中,离子沿半径为R的四分之一圆弧做匀速圆周运动,并从N点射出静电分析器。而后离子由P点射入磁分析器中,最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出,并进入收集器。已知加速电场的电压为U,磁分析器中磁场的磁感应强度大小为B。
(1)请判断磁分析器中磁场的方向;
(2)求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小;
(3)求磁分析器中Q点与圆心O2的距离d。
汽车行驶时轮胎的胎压过高易造成爆胎事故,太低又会造成油耗上升。已知某型号轮胎能在-40℃~90℃的环境中正常工作,为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过标准大气压的3.5倍,最低胎压不低于标准大气压的1.6倍,那么在t=20℃时给轮胎充气,充气后的胎压在什么范围内比较合适?(设轮胎的容积不变)
小球用一条不可伸长的轻绳相连接,绳的另一端固定在悬点上。当小球在竖直面内来回摆动(如图甲所示),用力传感器测得绳子对悬点的拉力大小随时间变化的曲线(如图乙所示)。已知绳长为1.6m,绳子的最大偏角θ=60 o,g=10m/s2,试求:
(1)小球的质量m;
(2)小球经过最低时的速度v。
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度,地球自转较慢可以忽略不计时,地表处的万有引力约等于重力,这些理论关系对于其它星体也成立。若已知某星球的质量为M、半径为R,在星球表面某一高度处自由下落一重物,经过t时间落到星表面,不计星球自转和空气阻力,引力常量为G。试求:
(1)该星球的第一宇宙速度v;
(2)物体自由下落的高度h。
质量为1.4×103kg的汽车在水平公路上行驶,轮胎与地面间的动摩擦因数为0.7(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),某一弯路的半径为28m,g=10m/s2。试求:
(1)为保证行车安全,汽车在该弯路上行驶的最大速度vm;
(2)若汽车以36km/h刚驶上弯路时受到的摩擦力大小f;
将一个物体以10m/s的速度从某一高度水平抛出,落地时它的速度方向与水平地面的夹角为45o,不计空气阻力,g=10m/s2,试求:
(1)物体在空中运动的时间;
(2)抛出点到落地点间的距离。