如图所示,轨道ABCD由半径R1=1.2m的光滑14圆弧轨道AB、长度LBC=0.6m的粗糙水平轨道BC以及足够长的光滑水平轨道CD组成。质量m1=2kg的物块P和质量,m2=1kg的物块Q压缩着一轻质弹簧并锁定(物块与弹簧不连接),三者静置于CD段中间,物块P、Q可视为质点。紧靠D的右侧水平地面上停放着质量m3=3kg的小车,其上表面EF段粗糙,与CD等高,长度LEF=1.2m;FG段为半径R2=1.8m的14光滑圆弧轨道;小车与地面间的阻力忽略不计。P、Q与BC、EF间的动摩擦因数均为μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,现解除弹簧锁定,物块P、Q由静止被弹出(P、Q脱离弹簧后立即撤走弹簧),其中物块P进入CBA轨道,而物块Q滑上小车。不计物块经过各连接点时的机械能损失。
(1)若物块P经过CB后恰好能到达A点,求物块P通过B点时,圆弧轨道对物块P的弹力大小;
(2)若物块P经过CB后恰好能到达A点,求物块Q冲出小车后离开G点的最大高度;
(3)若弹簧解除锁定后,物块Q向右滑上小车后能通过F点,并且后续运动过程始终不滑离小车,求被锁定弹簧的弹性势能取值范围。

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【答案】(1)若物块P经过CB后恰好能到达A点,物块P通过B点时,圆弧轨道对物块P的弹力大小为60N;
(2)若物块P经过CB后恰好能到达A点,物块Q冲出小车后离开G点的最大高度为2.1m;
(3)若弹簧解除锁定后,物块Q向右滑上小车后能通过F点,并且后续运动过程始终不滑离小车,被锁定弹簧的弹性势能取值范围12J<EP≤24J。
(2)若物块P经过CB后恰好能到达A点,物块Q冲出小车后离开G点的最大高度为2.1m;
(3)若弹簧解除锁定后,物块Q向右滑上小车后能通过F点,并且后续运动过程始终不滑离小车,被锁定弹簧的弹性势能取值范围12J<EP≤24J。
【解答】
【点评】
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