如圖所示,一彈射游戲裝置由安裝在水平臺(tái)面上的固定彈射器、水平直軌道AB,圓心為O1的豎直半圓軌道BCD、圓心為O2的豎直半圓管道DEF,傾斜直軌道FG及彈性板等組成,軌道各部分平滑連接。已知滑塊質(zhì)量m=0.02kg(可視為質(zhì)點(diǎn)),軌道BCD的半徑R=0.9m,管道DEF的半徑r=0.1m,滑塊與軌道FG間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.75,其余各部分軌道均光滑,軌道FG的長(zhǎng)度l=1m,傾角θ=37°,彈射器中彈簧的彈性勢(shì)能最大值Epm=1J,滑塊與彈簧作用后,彈簧的彈性勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為滑塊動(dòng)能,滑塊與彈性板作用后以等大速率彈回。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)在某次游戲中滑塊第1次運(yùn)動(dòng)到與O1等高的C點(diǎn)時(shí)的速度v1=2m/s,求彈簧的彈性勢(shì)能Ep;
(2)要使滑塊不脫離軌道,求滑塊第1次經(jīng)過管道DEF的最高點(diǎn)F時(shí)對(duì)軌道的彈力FN至少多大;
(3)若滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中不脫離軌道且最終停在軌道FG上,求彈簧的彈性勢(shì)能Ep的取值范圍。
【考點(diǎn)】機(jī)械能守恒定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用;牛頓第三定律的理解與應(yīng)用;物體在環(huán)形豎直軌道內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng);常見力做功與相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化;物體在圓形豎直軌道內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng).
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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