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高中物理
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综合题
1.
(2021·宁波模拟)
如图所示是一弹射游戏装置,由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道(在最低点A、C分别与水平轨道
和
相连)、倾斜长轨道
组成。游戏时滑块从
点弹出后,经过圆轨道并滑上倾斜长轨道
,若滑块从长轨道
滑下则反向进入圆轨道,从圆轨道滑出,进入
轨道并压缩弹射器的弹簧,随后能再次弹出(无能量损失)算游戏成功。已知圆轨道半径为R,轨道
的倾角
,滑块质量为m,滑块与轨道
之间的动摩擦因数
,其余都光滑,各轨道之间平滑连接;滑块可视为质点,弹射时从静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能,忽略空气阻力,
,
,重力加速度为g。
(1) 若滑块第一次进入圆轨道,恰好能过最高点B,求滑块能滑上斜轨道的最大距离;
(2) 若某次游戏弹射释放的弹性势能为
,求滑块在斜轨道上通过的总路程;
(3) 要使游戏成功(即滑块能返回弹射器、且只能返回一次),并要求滑块始终不脱离轨道,求弹射时弹性势能可能的范围。
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