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题型：解答题题类：难易度：困难

浙江省宁波市宁海中学2024-2025学年高一上学期期初考试（创新班）物理试题

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，水平直轨道FG及弹性板等组成，轨道各部分平滑连接。已知滑块（可视为质点）质量m=0.01kg，轨道BCD的半径R=0.8m，管道DEF的半径r=0.1m，滑块与轨道FG间的动摩擦因数μ=0.5，其余各部分轨道均光滑，轨道FG的长度l=2m，弹射器中弹簧的弹性势能最大值E_pm=0.5J，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。

（1）若弹簧的弹性势能E_p0=0.16J，求滑块运动到与O₁等高处时的速度v的大小；

（2）若滑块在运动过程中不脱离轨道，求第1次经过管道DEF的最高点F时，滑块对轨道弹力F_N的最小值；

（3）若滑块在运动过程中不脱离轨道且最终静止在轨道FG中点的右侧区域内，求弹簧的弹性势能E_p的范围。

举一反三

如图，将质量为m的篮球从离地高度为h的A处，以初始速度v抛出，篮球恰能进入高度为H的篮圈。不计空气阻力和篮球转动的影响，经过篮球入圈位置B的水平面为零势能面，重力加速度为g．则篮球经过位置B时的机械能为（　　）

若圆盘突然停止转动后，小物体冲出圆盘并落到地面。圆盘离地高度为h ，小物体落地速度大小为v ，以圆盘所在平面为零势能面，则小物体落地时其机械能大小为{#blank#}1{#/blank#}，其速度的水平分量的大小是{#blank#}2{#/blank#}

如图所示，长为 $\text{[math]}$ 的长木板静止在水平地面上，其右端与竖直固定装置A的最下端平滑相切，装置A的下表面未与地面接触且能使长木板从其下方穿过，A的左侧面是半径为 $\text{[math]}$ 的光滑半圆轨道。现让一小物块从长木板左端以大小为 $\text{[math]}$ 的初速度滑上长木板，经半圆轨道后落在长木板上。已知小物块与长木板的质量均为 $\text{[math]}$ ，小物块与长木板上表面之间的动摩擦因数为 $\text{[math]}$ ，长木板与地面之间的动摩擦因数为 $\text{[math]}$ ，装置A的下表面与长木板无作用力，小物块可视为质点，不计空气阻力，重力加速度g取 $\text{[math]}$ ，求：

（1）小物块运动到半圆轨道的最高点时对轨道的压力大小；

（2）小物块落到长木板上时距长木板左端的距离。（结果保留2位有效数字）

如图甲所示，有一装置由倾斜轨道AB、水平轨道BC、竖直台阶CD和足够长的水平直轨道DE组成，表面处处光滑，且AB段与BC段通过一小圆弧（未画出）平滑相接．有一小球用轻绳竖直悬挂在C点的正上方，小球与BC平面相切但无挤压．紧靠台阶右侧停放着一辆小车，车的上表面水平与B点等高且右侧固定一根轻弹簧，弹簧的自由端在Q点，其中PQ段是粗糙的，Q点右侧表面光滑．现将一个滑块从倾斜轨道的顶端A处自由释放，滑至C点时与小球发生正碰，然后从小车左端P点滑上小车．碰撞之后小球在竖直平面做圆周运动，轻绳受到的拉力如图乙所示．已知滑块、小球和小车的质量分别为m₁=3kg、m₂=1kg和m₃=6kg，AB轨道顶端A点距BC段的高度为h=0.8m，PQ段长度为L=0.4m，轻绳的长度为R=0.5m．滑块、小球均可视为质点．取g=10m/s² ．求：

（1）滑块到达BC轨道上时的速度大小．

（2）滑块与小球碰后瞬间小球的速度大小．

（3）要使滑块既能挤压弹簧，又最终没有滑离小车，则滑块与PQ之间的动摩擦因数μ应在什么范围内？（滑块与弹簧的相互作用始终在弹簧的弹性范围内）

如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为 $\text{[math]}$ 的光滑圆弧轨道相切于C点，AC=7R，A、B、C、D均在同一竖直面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点（未画出），随后P沿轨道被弹回，最高点到达F点，AF=4R，已知P与直轨道间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，重力加速度大小为g。（取 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ）

（1）求P第一次运动到B点时速度的大小；

（2）求P运动到Ｅ点时弹簧的弹性势能；

（3）改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点。G点在C点左下方，与C点水平相距 $\text{[math]}$ 、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。

在播种季节，农民经常采用抛秧的方式种植水稻。如图所示，两颗秧苗a、b从同一位置以相同的速率 $\text{[math]}$ 抛出，运动轨迹如图所示，忽略空气阻力的影响，下列判断正确的是（）

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