某滑块弹射游戏装置如图所示,该装置由固定在水平地面上的倾角θ=37°的直轨道OB、光滑圆弧轨道B'C'以及平台CD组成,其中圆弧轨道在B'、C'两点的切线分别与直轨道OB、平台CD平行,BB'、CC'间的距离恰好能让游戏中的滑块通过。一根轻弹簧下端固定在直轨道OB的底端,质量m=0.2kg的滑块P紧靠弹簧上端放置,平台右端D点处放置一质量M=0.4kg的滑块Q。已知圆弧轨道半径R=1m,滑块尺寸远小于轨道半径,平台CD长度LCD=1m,平台离地高度h=2.5m,滑块P与轨道OB、平台CD间的动摩擦因数μ=0.1。
游戏中,游戏者将滑块P压缩弹簧到不同的程度,如果释放滑块P后,滑块P能够一直沿轨道运动至D点,与滑块Q发生弹性正碰,且滑块P停留在CD平台上则视为游戏成功。
某次游戏中游戏者将滑块P压缩弹簧至A点,AB距离LAB=3m,释放后滑块P沿轨道运动,测得经过C点的速度大小为vc'=4m/s。
(1)求该次游戏滑块P经过圆弧轨道C'时对轨道的压力F;
(2)该次游戏中弹簧压缩后具有的弹性势能Ep;
(3)更改不同的弹簧压缩程度,在游戏成功的条件下,求滑块Q的落地点距D点的水平距离x的范围。
【答案】见试题解答内容
【解答】
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