如图所示是一弹射游戏装置,弹射轨道由水平轨道
OA、半圆轨道
AB和
BC、水平轨道
CD平滑连接而成,其中轨道
AB的半径为
r , 圆心为
, 轨道
BC的半径为2
r , 圆心为
A , 轨道
CD离地高度为3
r , 长度为4
r。一轻质弹簧套在轨道
OA上,左端固定在
O点,弹簧处于自然伸长状态时其右端恰好在
A点,整个轨道固定在竖直平面内(固定装置未画出)。在水平地面上的
E、
F两点分别竖直固定两块相同的弹性挡板,两板平行正对、相距2
r , 左侧挡板的上端紧靠
D点。现将一个质量为
m的小球(可视为质点)穿在轨道上,开始时小球处于
A点(与弹簧右端接触而不拴连),用力把小球从
A点推到
P点,然后由静止释放,小球沿轨道运动后最终从
D点离开。已知弹簧始终在弹性限度内,小球与轨道
CD间的动摩擦因数为0.9,其余轨道摩擦均忽略不计,不考虑空气阻力和小球落到地面时的反弹,重力加速度为
g。