小型高效离子体发动机所用燃料不到化学燃料发动机的十分之一,它可以使在太空中的航天器获得动力进入太阳系.在等离子体发动机中,等离子气体在加速电场的作用下获得很大的速度后,从航天器尾部连续喷出产生推力.假设航天器的质量为M(在发射离子过程中质量可认为不变),在太空中处于静止状态,每个离子的质量为m、电荷量为q,加速电压为U,等离子体发动机单位时间内向外喷出的离子数是n,求:
(1)每个离子经过加速后获得的速度;
(2)航天器开始获得的加速度.
如图所示，竖直放置的均匀细U型试管，左侧管长LOA＝30cm，右管足够长且管口开口，初始时左管内被水银封闭的空气柱长20cm，气体温度为27°C，左右两管水银面等高。已知大气压强为p0＝75cmHg.
（1）现对左侧封闭气体加热，直至两侧水银面形成10cm长的高度差.则此时气体的温度为多少摄氏度？
（2）保持此时温度不变，从右侧管口缓慢加入水银，则至少加入多少长度的水银，可以使得左侧管内气体恢复最初的长度？
(14分）如图，一对很大的竖直放置的平行金属板可以绕M、N左右转动，其之间存在一水平匀强电场。有一长为l的轻质细绝缘棒OA.处于电场中，其一端可绕O点在竖直平面内自由转动，另一端A.处固定一带电－q、质量为m的小球A.，质量为2m的绝缘不带电小球b固定在OA.棒中点处。滑动变阻器电阻足够大，当变阻器滑片在P点处时，棒静止在与竖直方向成30°角的位置，已知此时BP段的电阻为R，M、N两点间的距离为d。试求：(重力加速度为g)
（1）求此时金属板间电场的场强大小E；
（2）若金属板顺时针旋转α＝30°（图中虚线表示），并移动滑片位置，欲使棒静止在与竖直方向成30°角的位置，BP段的电阻应调节为多大？
（3）若金属板不转动，将BP段的电阻突然调节为
R，则小球b在摆动过程中的最大动能是多少？
(14分）如图，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成q=300角固定，轨距为L=1m，质量为m的金属杆A.b水平放置在轨道上，其阻值忽略不计。空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=0.5T。P、M间接有阻值R1的定值电阻，Q、N间接变阻箱R。现从静止释放A.b，改变变阻箱的阻值R，测得最大速度为vm，得到
与
的关系如图所示。若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取l0m/s2。求：
（1）金属杆的质量m和定值电阻的阻值R1；
（2）当变阻箱R取4Ω时，且金属杆A.b运动的加速度为
gsinq时，此时金属杆A.b运动的速度；
（3）当变阻箱R取4Ω时，且金属杆A.b运动的速度为
时，定值电阻R1消耗的电功率。
(12分）如图，将质量m＝2kg的圆环套在与水平面成θ=37°角的足够长直杆上，直杆固定不动，环的直径略大于杆的截面直径，杆上依次有三点A.、B、C，sA.B=8m，sBC=0.6m，环与杆间动摩擦因数m＝0.5，对环施加一个与杆成37°斜向上的拉力F，使环从A.点由静止开始沿杆向上运动，已知t=4s时环到达B点。试求：（重力加速度g=l0m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）F的大小；
（2）若到达B点时撤去力F，则环到达C点所用的时间。
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