计算题

下面是一个物理演示实验，它显示：图中自由下落的物体Ａ和Ｂ经反弹后，Ｂ能上升到比初始位置高得多的地方．Ａ是某种材料做成的实心球，质量ｍ_１＝0．28ｋｇ，在其顶部的凹坑中插着质量ｍ_２＝0．10ｋｇ的木棍Ｂ．Ｂ只是松松地插在凹坑中，其下端与坑底之间有小空隙．将此装置从Ａ下端离地板的高度Ｈ＝1．25ｍ处由静止释放．实验中，Ａ触地后在极短时间内反弹，且其速度大小不变；接着木棍Ｂ脱离球Ａ开始上升，而球Ａ恰好停留在地板上．求木棍Ｂ上升到的最高位置比初始位置高多少米，并求出此过程中的机械能损失．(重力加速度ｇ＝10ｍ／ｓ^２，计算时不考虑A、B本身尺度的大小)

(1)如图甲，在光滑水平长直轨道上，放着一个静止的弹簧振子，它由一轻弹簧两端各联结一个小球构成，两小球质量相等．现突然给左端小球一个向右的速度μ₀，求弹簧第一次恢复到自然长度时，每个小球的速度．

(2)如图乙，将N个这样的振子放在该轨道上，最左边的振子1被压缩至弹簧为某一长度后锁定，静止在适当位置上，这时它的弹性势能为E₀．其余各振子间都有一定的距离，现解除对振子1的锁定，任其自由运动，当它第一次恢复到自然长度时，刚好与振子2碰撞，此后，继续发生一系列碰撞，每个振子被碰后刚好都是在弹簧第一次恢复到自然长度时与下一个振子相碰．求所有可能的碰撞都发生后，每个振子弹性势能的最大值．已知本题中两球发生碰撞时，速度交换，即一球碰后的速度等于另一球碰前的速度．

图甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块A，上端固定在C点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连．已知有一质量为m₀的子弹B沿水平方向以速度v₀射入A内(未穿透)，接着两者一起绕C点在竖直面内做圆周运动，在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间的变化关系如图乙所示．已知子弹射入的时间极短，且图乙中t＝0为A、B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中(包括图)提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量(例如A的质量)及A、B一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？

如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r₀＝0.10 Ω/m，导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l＝0.20 m．有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B与时间t的关系为B＝kt，比例系数k＝0.020 T/s，一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t＝0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t＝6.0 s时金属杆所受的安培力．

串列加速器是用来产生高能离子的装置．图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部B处有很高的正电势U．a、c两端均有电极接地(电势为零)．现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达B处时，可被设在B处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小，这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动．已知碳离子的质量m＝2.0×10^－26 kg，U＝7.5×10⁵ V，B＝0.05 T，n＝2，基元电荷e＝1.6×10^－19C，求R．

在如图所示的电路中，电源的电动势ε＝3.0 V，内阻r＝1.0 Ω，电阻R₁＝10 Ω，R₂＝10 Ω，R₃＝30 Ω，R₄＝35 Ω；电容器的电容C＝uF，电容器原来不带电．求接通电键K后流过R₄的总电量．

当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度．已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力f＝krv，k是比例系数．对于常温下的空气，比例系为k＝3.4×10^－4 Ns/m²．已知水的密度ρ＝1.0×10³ kg/m³，取重力加速度g＝10 m/s²．试求半径r＝0.10 mm的球形雨滴在无风情况下的终极速度v_r．(结果取两位数字)