如图所示,甲、乙两名宇航员正在离空间站一定距离的地方执行太空维修任务。某时刻乙以大小为v0=2m/s的速度远离空间站向乙“飘”去,甲、乙和空间站在同一直线上且可当成质点。甲和他的装备总质量共为M1=90kg,乙和他的装备总质量共为M2=135kg,为了避免直接相撞,乙从自己的装备中取出一质量为m=45kg的物体A推向甲,甲迅速接住后即不再松开,此后甲乙两宇航员在空间站外做相对距离不变通向运动,一线以后安全“飘”入太空舱。(设甲乙距离太空站足够远,本题中的速度均指相对空间站的速度)
①求乙要以多大的速度(相对空间站)将物体A推出
②设甲与物体A作用时间为,求甲与A的相互作用力F的大小
如图所示为质谱仪上的原理图,M为粒子加速器,N为速度选择器, 磁场与电场正交,磁感应强度为B1=0.2T,板间距离为d =0.06m;P为一个边长为L的正方形abcd的磁场区,磁感应强度为B2=0.1T,方向垂直纸面向外,其中dc的中点S开有小孔,外侧紧贴dc放置一块荧光屏。今有一比荷为的正离子从静止开始经加速后,粒子离开加速器时的速度v=
,恰好通过速度选择器,从a孔以平行于ab方向进入abcd磁场区,正离子刚好经过小孔S 打在荧光屏上。求:
(1)速度选择器的电压U2
(2)正方形abcd边长L
如图所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直,磁场的磁感应强度为B ,线圈匝数为n,电阻为r,长为L1,宽为L2,转动角速度为ω。线圈两端外接阻值为R的电阻和一个理想交流电流表。求:
(1)从图示位置开始计时,感应电动势的瞬时值表达式;
(2)电流表的读数。
我国ETC联网正式启动运行,ETC是电子不停车收费系统的简称。汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示。假设汽车以v0=15 m/s朝收费站正常沿直线行驶,如果过ETC通道,需要在收费线中心线前10 m处正好匀减速至v=5 m/s,匀速通过中心线后,再匀加速至v0正常行驶;如果过人工收费通道,需要恰好在中心线处匀减速至零,经过20 s缴费成功后,再启动汽车匀加速至v0正常行驶。设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为1 m/s2,求:
(1)汽车过ETC通道时,从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小;
(2)汽车过ETC通道比过人工收费通道节省的时间是多少。
如图所示是公路上的“避险车道”,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。一辆货车在倾角为30°的连续长直下坡高速路上以18 m/s的速度匀速行驶,突然汽车刹车失灵,开始加速运动,此时汽车所受到的摩擦和空气阻力共为车重的0.2倍。在加速前进了96 m后,货车平滑冲上了倾角为53°的碎石铺成的避险车道,已知货车在该避险车道上所受到的摩擦和空气阻力共为车重的0.8倍。货车的整个运动过程可视为直线运动,sin53°=0.8,g=10 m/s2。求:
(1)汽车刚冲上避险车道时速度的大小;
(2)要使该车能安全避险,避险车道的最小长度为多少。
质量为M=4 kg、长度l=m的木板B,在水平恒定拉力F=10 N作用下,以v0=2 m/s的速度沿水平面做匀速直线运动。某时刻将质量为m=2 kg的小物块A(可视为质点)由静止轻轻地放在木板的最右端,如图所示。小物块与木板间摩擦不计,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)小物块位于木板上时,木板加速度的大小;
(2)从放上小物块到其脱离木板所经历的时间。