2023高三第一学期浙江省七彩阳光新高考研究联盟返校联考物理试题

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14.如图所示，由两个半径均为R=0.2m的四分之一圆弧型细管道构成的光滑细管道ABC竖直放置，且固定在光滑水面上，管道最低点刚好与水面相切，圆心连线OO2水；轻弹簧左端固定在竖直挡板上，右端与质量为m=0g的小球接触（不拴接，小球的直径略小于管的内径，小球大小可忽略）。宽为2R,高为R的木盒子固定于水面上，盒子左侧DG到管道右端C的水距离为2R,开始时弹簧处于锁定状态，当解除锁定后小球离开弹簧进入管道，最后到达C点或从C点抛出，重力加速度g取10m/s2,(弹簧、小球及轨道ABC与木盒截面GDEF在同一竖直面内)(1)若小球怡好能到达C点，求弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能：(2)若弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能为0.12J,求解除锁定后小球经('点时对轨道的压力：(3)若小球从C点抛出后能直接击中盒子的底部，求弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能满足什么条件？R2RR2R7777777777777777777777E【答案】(1)0.04J:(2)F=0.7N,方向向上：(3)0.06J≤E≤0.08J【解析】【详解】(1)恰能到达C点时。=0对全过程应用动能定理W-2mgR=0E=WE。=2mgR=0.04J(2)从小球从弹簧处离开至C点由动能定理得今-2mgk2m在C点由牛顿第二定律得mg+=mR联立解得F=0.7N