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  • 1. (2022·浙江模拟) 2021年是建党100周年,某玩具厂家为此专门设计了一个字型为“100”的模型玩具,如图所示,三个数字竖直放置,高度均为2R,数字右边固定一个横截面为长方形的球框GHIJ,球框GH、IJ两边的长为l,底边HI的长为2l、数字底端B、C、F和球框上端G、J均在同一水平线上。左、右两个“0”字形轨道分别为半径为R的圆管道和圆轨道,一质量为m的小球P(可视为质点)从“1”字的上端A点以速度v0竖直向下进入轨道,经过三个数字轨道后从G点水平向右飞出,最终落入球框。已知m = 0.1kg、R = 0.5m、l = 0.8m,BC长为d = 1m,小球P在BC段运动时所受阻力为其重力的0.2,轨道其他部分的阻力均不计、忽略空气阻力,重力加速度g = 10m/s2。假设小球P与球框右边IJ发生的是弹性碰撞,且碰撞前后小球的速度方向与水平方向的夹角相等,小球P落到底边HI上时速度立即变为零。

    1. (1) 若v0= 3m/s,求小球P经过圆管道最高点D时的速度大小及对管道的作用力;
    2. (2) 若在CF段的中点静置有一个质量为2m的小球Q,已知小球P、Q间发生正碰。小明认为通过调节v0 , 有可能使小球P、Q在碰后恰好能分别通过圆管道和圆轨道的最高点D、E,请你通过计算说明是否存在这种可能性;
    3. (3) 要使小球P在不脱离数字轨道且在不触碰到GH边的情况下最终落入框中,求v0的取值范围。

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