高二暑假末尾的“再來一瓶(ti)”
【2020浙江1月21題】如圖所示,一彈射游戲裝置由安裝在水平臺(tái)面上的固定彈射器、豎直圓軌道(在最低點(diǎn) E 分別與水平軌道 EO 和 EA 相連)、高度 h 可調(diào)的斜軌道 AB 組成。游戲時(shí)滑塊從 O 點(diǎn)彈出,經(jīng)過圓軌道并滑上斜軌道。全程不脫離軌道且恰好停在 B 端則視為游戲成功。已知圓軌道半徑 r=0.1m,OE 長 L1=0.2m,AC 長 L2=0.4m,圓軌道和 AE 光滑,滑塊與 AB、OE 之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,滑塊質(zhì)量m=2g且可視為質(zhì)點(diǎn),彈射時(shí)從靜止釋放且彈簧的彈性勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為滑塊動(dòng)能。忽略空氣阻力,各部分平滑連接。求:
(1)滑塊恰好能過圓軌道最高點(diǎn) F 時(shí)的速度 vF?大小;
(2)當(dāng) h=0.1m 且游戲成功時(shí),滑塊經(jīng)過 E 點(diǎn)對(duì)圓軌道的壓力 FN?大小及彈簧的彈性勢(shì)能?Ep0;
(3)要使游戲成功,彈簧的彈性勢(shì)能?Ep?和高度 h 之間滿足的關(guān)系。

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