16.
(2022高一下·瀘州期末)
如圖所示,一半徑
的四分之一光滑圓弧曲面AB與水平面BC相切于B點,BC右端與內(nèi)壁光滑、半徑
的四分之一細(xì)圓管CD相切,管口D端正下方直立一根輕彈簧,輕彈簧下端固定,上端通過一鎖定裝置將彈簧壓縮(壓縮量
)。質(zhì)量
的小滑塊P在曲面最高點A處從靜止開始下滑,到達(dá)曲面底端時與靜止在該處的相同滑塊Q發(fā)生彈性碰撞,滑塊Q進(jìn)入管口C端時與管壁間恰好無作用力,通過CD后觸碰到彈簧,鎖定裝置立即自動解除。已知滑塊與BC間的動摩擦因數(shù)
, 滑塊尺寸略小于圓管內(nèi)徑且可被視為質(zhì)點,重力加速度取
, 不計各處的空氣阻力以及觸碰彈簧的能量損失。求: