如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图,其下半部是一长为的竖直细管,上半部是半径为的四分之一圆弧弯管,管口沿水平方向,管内有一原长为、下端固定的轻质弹簧。投饵时,每次总将弹簧长度压缩到后锁定,在弹簧上段放置一粒鱼饵,解除锁定,弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为的鱼饵到达管口时,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。求:
(1) 质量为的鱼饵到达管口时的速度大小;
(2) 弹簧压缩到时的弹性势能;
(3) 已知地面欲睡面相距,若使该投饵管绕管的中轴线。在角的范围内来回缓慢转动,每次弹射时只放置一粒鱼饵,鱼饵的质量在到之间变化,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是多少?
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