小明設計了一個彈球游戲裝置,如圖所示,ABCD為四分之三圓弧軌道,A端通過豎直過渡軌道PA與彈射裝置相連,D端通過水平過渡軌道DE與水平軌道EG相連,兩過渡軌道稍微錯開;管徑很小的圓形細管OFO′與軌道EG相切于O點,細管底部進出口O、O′稍微錯開,整個軌道固定于同一豎直平面內,各段軌道間均平滑連接。現有一小球(可視為質點)被壓縮的輕彈簧從P點彈出后沿軌道運動。已知小球質量m=0.2kg,軌道ABCD的半徑r=0.1m,細管OFO′的圓半徑R=0.2m,P、A兩點間的高度差h=0.5m,O、E兩點間的距離L=1m,O、G兩點間的距離足夠大,小球與軌道eg間的動摩擦因數μ=0.2,其余軌道均光滑,假設小球位于P點時,彈簧的彈性勢能大小可調,但最大值不超過2.2J,彈簧的形變始終不超過其彈性限度,小球運動時始終未脫離軌道。取g=10m/s2。
(1)求小球通過B點的最小速度和對應的彈簧彈性勢能;
(2)為使小球最終停在EO段,求彈簧彈性勢能應滿足的條件。
【考點】常見力做功與相應的能量轉化;動能定理的簡單應用.
【答案】(1)小球通過B點的最小速度為1m/s,對應的彈簧彈性勢能為1.3J;
(2)為使小球最終停在EO段,彈簧彈性勢能應滿足的條件為1.3J≤Ep3≤1.8J。
(2)為使小球最終停在EO段,彈簧彈性勢能應滿足的條件為1.3J≤Ep3≤1.8J。
【解答】
【點評】
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發布:2024/6/27 10:35:59組卷:144引用:3難度:0.3
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