飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析.飞行时间质谱仪主要由脉冲阀、激光器、加速电场、偏转电场和探测器组成,探测器可以在轨道上移动以捕获和观察带电粒子.整个装置处于真空状态.加速电场和偏转电场电压可以调节,只要测量出带电粒子的飞行时间,即可以测量出其比荷.如图所示,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区,到达探测器.已知加速电场ab板间距为d,偏转电场极板M、N的长度为L1,宽度为L2.不计离子重力及进入a板时的初速度.
(1)设离子的比荷为k(k=q/m),如a、b间的加速电压为U1,试求离子进入偏转电场时的初速度v0;以及探测器偏离开中线的距离y.
(2)当a、b间的电压为U1时,在M、N间加上适当的电压U2,离子从脉冲阀P喷出到到达探测器的全部飞行时间为t.请推导出离子比荷k的表达式:
如图,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R=0.5 m,离水平地面的高度H=0.8 m,物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4 m.设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2.求:
(1)物块做平抛运动的初速度大小v0;
(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.
如图所示,真空中有两个可视为点电荷的小球,其中A带正电,电量为Q1,固定在绝缘的支架上,B质量为m,用长为L的绝缘细线悬挂,两者均处于静止状态,悬线与竖直方向成θ角,且两者处在同一水平线上.相距为R,静电力常量为K,重力加速度为g.
求:(1)B带正电荷还是负电荷?
(2)B球带电量绝对值Q2为多少?
研究表明,一般人的刹车反应时间(从发现情况到采取刹车措施的时间)为0.4s,但饮酒后会导致反应时间延长,大约会增加0.3s。若某轿车在道路上以72km/h的速度行驶,刹车后减速运动过程中轿车的位移s与速度v的关系曲线如图所示,减速过程可视为匀变速直线运动。求:
(1)轿车减速过程中的加速度的大小及所用时间
(2)正常情况下,从发现情况到轿车停止行驶的距离
(3)饮酒后,从发现情况到轿车停止行驶的距离将增大多少
在一次跳伞特技表演中,运动员从高度为300 m的静止在空中的直升飞机上无初速度下落,5s后他打开伞包,落地时速度为6m/s.不计打开伞包前的空气阻力,并假设打开伞包后运动员做匀变速运动,g取10 m/s2.求:
(1)打开伞包时运动员的速度
(2)打开伞包后运动员的加速度及运动时间