如图所示,一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道AB,圆心为O1的竖直半圆轨道BCD、圆心为O2的竖直半圆管道DEF,倾斜直轨道FG及弹性板等组成,轨道各部分平滑连接。已知滑块质量m=0.02kg(可视为质点),轨道BCD的半径R=0.9m,管道DEF的半径r=0.1m,滑块与轨道FG间的动摩擦因数μ=0.75,其余各部分轨道均光滑,轨道FG的长度l=1m,倾角θ=37°,弹射器中弹簧的弹性势能最大值Epm=1J,滑块与弹簧作用后,弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能,滑块与弹性板作用后以等大速率弹回。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)在某次游戏中滑块第1次运动到与O1等高的C点时的速度v1=2m/s,求弹簧的弹性势能Ep;
(2)要使滑块不脱离轨道,求滑块第1次经过管道DEF的最高点F时对轨道的弹力FN至少多大;
(3)若滑块在运动过程中不脱离轨道且最终停在轨道FG上,求弹簧的弹性势能Ep的取值范围。
【答案】(1)弹簧的弹性势能是0.22J;
(2)滑块第1次经过管道DEF的最高点F时对轨道的弹力FN大小至少是0.8N;
(3)弹簧的弹性势能EP的取值范围是0.45J≤EP≤1J。
(2)滑块第1次经过管道DEF的最高点F时对轨道的弹力FN大小至少是0.8N;
(3)弹簧的弹性势能EP的取值范围是0.45J≤EP≤1J。
【解答】
【点评】
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