如图所示.为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图．其下半部AB是长为2R的竖直细管.上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管.管口C沿水平方向．AB管内有一个原长为R.下端固定的轻质弹簧．投饵时.每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定.在弹簧上端放置一粒鱼饵.解除锁定.弹簧可将鱼饵弹射出去．设质量为m的鱼饵到达管口C时.对� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

如图所示，为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图．其下半部AB是长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口C沿水平方向．AB管内有一个原长为R、下端固定的轻质弹簧．投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去．设质量为m的鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零．不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能；已知重力加速度为g．求：
（1）质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v．
（2）弹簧压缩到0.5R时的弹性势能E_p．

（1）由题意知，质量为m的鱼铒到达管口C时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则：
mg=m

…①
由①式解得：v=

…②
（2）弹簧的弹性势能全部转化为鱼铒的机械能，由机械能守恒定律得：
Ep=mg（1.5R+R）+

mv2…③
由②③两式解得：E_p=3mgR
答：（1）质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小为

．
（2）弹簧压缩到0.5R时的弹性势能为3mgR．

练习册系列答案

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如图4－3－13所示为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧．投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去．设质量为m的鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零．不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能．已知重力加速度为g.求：

(1)质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v₁；

(2)弹簧压缩到0.5R时的弹性势能E_p；

(3)已知地面与水面相距1.5R，若使该投饵管绕AB管的中轴线OO′在90°角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在m到m之间变化，且均能落到水面．持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？

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