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高中物理
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综合题
1.
(2022高二下·丽水期末)
如图所示为某弹射游戏装置,处于竖直平面内的三段光滑管道AB、BC、CDE,其中AB是水平放置直管道,BC是半径R=0.8m的四分之一圆弧管道, CDE是半径r=0.4m的四分之三圆弧管道,D为管道最高点,出口E点切线水平,长L(可调)摩擦因数为
=0.5的粗糙水平轨道EK,与圆弧轨道相连于E点(EK与BC不符合题意开)。已知弹簧的劲度系数k=400N/m,在弹性限度内弹性势能
(x为弹簧的形变量)。游戏过程弹簧均未超出弹性限度,弹射装置发射的小球可视为质点,质量m=0.1kg,管道粗细可以忽略,忽略空气阻力。 (计算结果可以用根号表示)
(1) 若某次小球发射后刚好能过 D 点,求小球通过圆弧管道最低点B时对轨道的压力;
(2) 若某次游戏时L=1.36m,要使小球能从k点射出,则弹簧的形变量至少要多少;
(3) 现使弹簧储存EP=1.4J的弹性势能,应调节 EK长度L为何值时,小球第一次落地点与 E点水平距离最大,并求出最大距离。
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