宁波高中科技新苗项目的同学在一个连锁机关游戏中，设计了一个如图所示的起始触发装置：AB段是长度连续可调的竖直伸缩杆，BCD段是半径为R的四分之三圆弧弯杆，DE段是长度为2R的水平杆，与AB杆稍稍错开。竖直杆外套有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为m的套环。每次将弹簧的长度压缩至P点后锁定，设PB的高度差为h，解除锁定后弹簧可将套环弹出，在触发器的右侧有多米诺骨牌，多米诺骨牌的左侧最高点Q和P点等高，且与E的水平距离为x(可以调节)，已知弹簧锁定时的弹性势能Ep=10mgR，套环P与水平杆DE段的动摩擦因数μ=0.5，与其他部分的摩擦可以忽略不计，不计套环受到的空气阻力及解除锁定时的弹性势能损失，不考虑伸缩竖直杆粗细变化对套环的影响，重力加速度为g。求：
(1)当h=7R时，套环到达杆的最高点C处时的速度大小；
(2)在(1)问中套环运动到最高点C时对杆作用力的大小和方向；
(3)若h在3R至10R连续可调，要使该套环恰能击中Q点，则x应该在哪个范围内调节？
高三物理解答题中等难度题
宁波高中科技新苗项目的同学在一个连锁机关游戏中，设计了一个如图所示的起始触发装置：AB段是长度连续可调的竖直伸缩杆，BCD段是半径为R的四分之三圆弧弯杆，DE段是长度为2R的水平杆，与AB杆稍稍错开。竖直杆外套有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为m的套环。每次将弹簧的长度压缩至P点后锁定，设PB的高度差为h，解除锁定后弹簧可将套环弹出，在触发器的右侧有多米诺骨牌，多米诺骨牌的左侧最高点Q和P点等高，且与E的水平距离为x(可以调节)，已知弹簧锁定时的弹性势能Ep=10mgR，套环P与水平杆DE段的动摩擦因数μ=0.5，与其他部分的摩擦可以忽略不计，不计套环受到的空气阻力及解除锁定时的弹性势能损失，不考虑伸缩竖直杆粗细变化对套环的影响，重力加速度为g。求：
(1)当h=7R时，套环到达杆的最高点C处时的速度大小；
(2)在(1)问中套环运动到最高点C时对杆作用力的大小和方向；
(3)若h在3R至10R连续可调，要使该套环恰能击中Q点，则x应该在哪个范围内调节？
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宁波高中科技新苗项目的同学在一个连锁机关游戏中，设计了一个如图所示的起始触发装置：AB段是长度连续可调的竖直伸缩杆，BCD段是半径为R的四分之三圆弧弯杆，DE段是长度为2R的水平杆，与AB杆稍稍错开。竖直杆外套有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为m的套环。每次将弹簧的长度压缩至P点后锁定，设PB的高度差为h，解除锁定后弹簧可将套环弹出，在触发器的右侧有多米诺骨牌，多米诺骨牌的左侧最高点Q和P点等高，且与E的水平距离为x(可以调节)，已知弹簧锁定时的弹性势能Ep=10mgR，套环P与水平杆DE段的动摩擦因数μ=0.5，与其他部分的摩擦可以忽略不计，不计套环受到的空气阻力及解除锁定时的弹性势能损失，不考虑伸缩竖直杆粗细变化对套环的影响，重力加速度为g。求：
(1)当h=7R时，套环到达杆的最高点C处时的速度大小；
(2)在(1)问中套环运动到最高点C时对杆作用力的大小和方向；
(3)若h在3R至10R连续可调，要使该套环恰能击中Q点，则x应该在哪个范围内调节？
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宁波高中科技新苗项目的同学在一个连锁机关游戏中，设计了一个如图所示的起始触发装置：AB段是长度连续可调的竖直伸缩杆，BCD段是半径为R的四分之三圆弧弯杆，DE段是长度为2R的水平杆，与AB杆稍稍错开。竖直杆外套有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为m的套环。每次将弹簧的长度压缩至P点后锁定，设PB的高度差为h，解除锁定后弹簧可将套环弹出，在触发器的右侧有多米诺骨牌，多米诺骨牌的左侧最高点Q和P点等高，且与E的水平距离为x(可以调节)，已知弹簧锁定时的弹性势能Ep=10mgR，套环P与水平杆DE段的动摩擦因数μ=0.5，与其他部分的摩擦可以忽略不计，不计套环受到的空气阻力及解除锁定时的弹性势能损失，不考虑伸缩竖直杆粗细变化对套环的影响，重力加速度为g。求：
(1)当h=7R时，套环到达杆的最高点C处时的速度大小；
(2)在(1)问中套环运动到最高点C时对杆作用力的大小和方向；
(3)若h在3R至10R连续可调，要使该套环恰能击中Q点，则x应该在哪个范围内调节？
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某同学在设计连锁机关游戏中，设计了如图所示的起始触发装置，AB段是长度连续可调的竖直伸缩杆，BCD段是半径为R的四分之三圆弧弯杆，DE段是长度为2R的水平杆，与AB杆稍稍错开。竖直杆外套有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为m的套环。每次将弹簧的长度压缩至P点后锁定，设PB的高度差为h，解除锁定后弹簧可将套环弹出。在触发器的右侧有多米诺骨牌，多米诺骨牌的最高点Q和P等高，且与E的水平距离x=8R，已知弹簧锁定时的弹性势能EP=9mgR，套环与水平杆的动摩擦因数为0.5，与其他部分的摩擦不计，重力加速度为g。求：
（1）当h=3R时，套环达到杆最高点C处的速度大小。
（2）在上问中当套环运动到最高点C时对杆的作用力大小和方向
（3）若h可在R~6R连续可调，要使该套环恰好击中Q点，则h需调节为多长？
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某同学在设计连锁机关游戏中，设计了如图所示的起始触发装置，AB段是长度连续可调的竖直伸缩杆，BCD段是半径为R的四分之三圆弧弯杆，DE段是长度为2R的水平杆，与AB杆稍稍错开。竖直杆外套有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为m的套环。每次将弹簧的长度压缩至P点后锁定，设PB的高度差为h，解除锁定后弹簧可将套环弹出。在触发器的右侧有多米诺骨牌，多米诺骨牌的最高点Q和P等高，且与E的水平距离x=8R，已知弹簧锁定时的弹性势能EP=9mgR，套环与水平杆的动摩擦因数为0.5，与其他部分的摩擦不计，重力加速度为g。求：
（1）当h=3R时，套环达到杆最高点C处的速度大小。
（2）在上问中当套环运动到最高点C时对杆的作用力大小和方向
（3）若h可在R~6R连续可调，要使该套环恰好击中Q点，则h需调节为多长？
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某同学设计了一款益智类的儿童弹射玩具，模型如图所示，段是长度连续可调的竖直伸缩杆，BCD段是半径为R的四分之三圆弧弯杆，DE段是长度为2R的水平杆， 与AB杆稍稍错开．竖直标杆内装有下端固定且劲度系数较大的轻质弹簧，在弹簧上端放置质量为m的小球．每次将弹簧的长度压缩至P点后锁定，设PB的高度差为h，解除锁定后弹簧可将小球弹出．在弹射器的右侧装有可左右移动的宽为2R的盒子用于接收小球，盒子的左端最高点Q和P点等高，且与E的水平距离为x，已知弹簧锁定时的弹性势能Ep=9mgR，小球与水平杆的动摩擦因μ=0.5，与其他部分的摩擦不计，不计小球受到的空气阻力及解除锁定时的弹性势能损失，不考虑伸缩竖直轩粗细变化对小球的影响且管的粗细远小于圆的半径，重力加速度为g．求：
(1)当h=3R时，小球到达管道的最高点C处时的速度大小vc；
(2)在(1)问中小球运动到最高点C时对管道作用力的大小；
(3)若h连续可调，要使该小球能掉入盒中，求x的最大值？
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如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图，其主要结构有一长为
、宽为
、高为
的矩形通道，其前、后板使用绝缘材料，上、下板使用金属材料．图乙是该主要结构的截面图，上、下两板与输出电压可调的高压直流电源（内电阻可忽略不计）相连．质量为
、电荷量大小为
的颁均匀的带负电的尘埃无初速度地进入
、
两极板间的加速电场．已知、两极板间加速电压为
，尘埃加速后全都获得相同的水平速度，此时单位体积内的尘埃数为
．尘埃被加速后进入矩形通道，当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时尘埃被收集．通过调整高压直流电源的输出电压
可以改变收集效率
（被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值）．尘埃所受的重力、空气阻力及尘埃之间的相到作用均可忽略不计．在该装置处于稳定工作状态时：
（
）求在较短的一段时间
内， 、两极板间加速电场对尘埃所做的功．
（
）若所有进入通道的尘埃都被收集，求通过高压直流电源的电流．
（
）请推导出收集效率随电压直流电源输出电压变化的函数关系式．
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如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图，其主要结构有一长为L，宽为b，高为d的矩形通道，其前、后板使用绝缘材料，上、下板使用金属材料，图乙是该主要结构的截面图，上、下两板与输出电压可调的高压直流电源（内电阻可忽略不计）相连，质量为m、电荷量大小为q的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场。已知A、B两极板间加速电压为
，尘埃加速后全都获得相同的水平速度，此时单位体积内的尘埃数为n。尘埃被加速后进入矩形通道，当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时尘埃被收集，通过调整高压直流电源的输出电压U可以改变收集效率（被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值）。尘埃所受的重力，空气阻力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计，在该装置处于稳定工作状态时：
（1）求在较短的一段时间呢，A、B两极板间加速电场对尘埃所做的功；
（2）若所有进入通道的尘埃都被收集，求通过高压直流电源的电流；
（3）请推导出收集效率随电压直流电源输出电压U变化的函数关系式。
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如图所示，某同学设计一个游戏装置，用弹簧制作的弹射系统将小球从管口P弹出，右侧水平距离为L，竖直高度为H=0.5m处固定一半圆形管道，管道所在平面竖直，半径R=0.75m，内壁光滑。通过调节立柱Q可以改变弹射装置的位置及倾角，若弹出的小球从最低点M沿切线方向进入管道，从最高点N离开后能落回管口P，则游戏成功。小球质量为0.2kg，半径略小于管道内径，可视为质点，不计空气阻力，g取10m/s2。该同学某次游戏取得成功，试求：
(1)水平距离L；
(2)小球在N处对管道的作用力；
(3)弹簧储存的弹性势能。
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小明同学在上海迪士尼乐园体验了超刺激的游戏项目“创极速光轮”后，对“过山车”类型的轨道运动充满了兴趣。为此他自己利用器材设计拼接了一条轨道，如图所示，ABC为一条水平轨道，BC段长度为20cm，斜直轨道CD段长度15cm，与水平面夹角θ=370，BC段与CD段在C点平滑连接，竖直圆弧轨道DEF的圆心为O1，半径R1=10cm，圆轨道与CD相切于D点，E为圆弧轨道的最高点，半径O1F水平，FG段为竖直轨道，与1/4圆轨道GH相切于G点，圆形轨道GH圆心为O2，半径R2=4cm，G、O2、D在同一水平线上，水平轨道HK长度为40cm，HK与CD轨道错开。在AB段的A端固定一轻质弹簧，弹簧自然伸长时刚好位于B端，现在B端放置一个小环（可视为质点）但不栓接，小环的质量为m=0.01kg，现推动小环压缩弹簧d后释放，小环恰好能运动到D点。已知小环只在轨道BC、CD、HK上受到摩擦力，动摩擦因数μ=0.5，弹簧弹性势能与弹簧弹性形变量的二次方成正比。不计空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2.则：
（1）求小环在B点的速度大小v；
（2）某次实验，弹簧压缩量为2d，求小环在E处对轨道的压力；
（3）小环能否停在HK上？若能，求出弹簧压缩量的取值范围；若不能，请说明理由。
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