如图所示为某种弹射小球的游戏装置,水平面上固定一轻质弹簧及长度可调节的竖直细管
AB。细管下端接有一小段长度不计的圆滑弯管,上端
B与四分之一圆弧弯管
BC相接,每次弹射前,推动小球将弹簧压缩到同一位置后锁定,解除锁定,小球即被弹簧弹出,水平射进细管
A端,再沿管
ABC从
C端水平射出。已知弯管
BC的半径
R=0.40m,小球的质量为
m=0.1kg,当调节竖直细管
AB的长度
L至
L0=0.80m时,发现小球恰好能过管口
C端,不计小球运动过程中的机械能损失。求:
(1)弹簧锁定时具有的弹性势能(以弹簧处于原长时的弹性势能为零);
(2)当
L=0.40m时,小球落到水平面上的位置与竖直管
AB的距离;
(3)保持
L0=0.8m不变,若将小球质量变为原来的一半,求小球到达
C点时管壁对其作用力的大小和方向。
