如图所示,在光滑的水平面上有一质量为m,长度为l的小车,小车左端有一质量也是m可视为质点的物块。车子的右壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧长度与车长相比可忽略),物块与小车间动摩擦因数为,整个系统处于静止。现在给物块一个水平向右的初速度v0,物块刚好能与小车右壁的弹簧接触,此时弹簧锁定瞬间解除,当物块再回到左端时,与小车相对静止。求:(1)物块的初速度v0;(2)在上述整个过程中小车相对地面的位移。
飞行时间质谱仪可以根据带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,自脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同正离子,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板间的方形区域,然后到达紧靠在其右侧的探测器。已知极板a、b间的电压为U0,间距为d,极板MN的长度和间距均为l。不计离子重力及经过a板时的初速度。(1)若M、N板间无电场和磁场,请推导出离子从a板到探测器的飞行时间,与比荷k=q/m,q和m分别为离子的电荷量和质量)的关系式;(2)若在M、N间只加上偏转电压U1,请论证说明不同正离子的轨迹是否重合;(3)若在M、N间只加上垂直于纸面的匀强磁场。已知进入a、b间的正离子有一价和二价的两种,质量均为m,元电荷为e。要使所有正离子均能通过方形区域从右侧飞出,求所加磁场的磁感应强度的最大值Bm。
如图所示,一质量M=2.0kg的长木板AB静止在水平面上,木板的左侧固定一半径R=0.60m的四分之一圆弧形轨道,轨道末端的切线水平,轨道与木板靠在一起,且末端高度与木板高度相同。现在将质量m=l.0kg的小铁块(可视为质点)从弧形轨道顶端由静止释放,小铁块到达轨道底端时的速度v0=3.0m/s,最终小铁块和长木板达到共同速度。忽略长木板与地面间的摩擦。取重力加速度g=l0m/s2。求(1)小铁块在弧形轨道末端时所受支持力的大小F;(2)小铁块在弧形轨道上滑动过程中克服摩擦力所做的功Wf;(3)小铁块和长木板达到的共同速度v。
如图所示, A、B两物体的质量都为m,拉A物体的细线与水平方向的夹角为30°时处于静止状态,不考虑摩擦力,设弹簧的劲度系数为k.若悬线突然断开后,A在水平面上做周期为T的简谐运动,当B落地时,A恰好将弹簧压缩到最短,求:(1)A振动时的振幅;(2)B落地时的速度.
如图甲所示是一个单摆振动的情形,O是它的平衡位置,B、C是摆球所能到达的最远位置.设摆球向右方向运动为正方向.图乙所示是这个单摆的振动图象.根据图象回答:(取π2=10)(1)单摆振动的频率是多大?(2)开始时刻摆球在何位置?(3)若当地的重力加速度为10 m/s2,试求这个摆的摆长是多少?
如图所示是某同学设计的测量物体质量的装置,其中P是光滑水平面,N是质量为M的带夹子的金属盒,金属盒两端分别连接轻质弹簧;Q是固定于盒子上的遮光片,利用它和光电计时器能测量金属盒振动时的频率.已知弹簧振子做简谐运动时的周期T=2π,其中m是振子的质量,k 是常数.当空盒振动时,测得振动频率为f1;把一物体夹在盒中,并使其振动时,测得频率为f2.你认为这套装置能测量物体的质量吗?如果不能,请说明理由;若能,请求出被测物体的质量.