如图甲所示, A、B、C、D为固定于竖直平面内的闭合绝缘轨道,AB段、CD段均为半径R=1.6 m的半圆,BC、AD段水平,AD=BC=8 m.B、C之间的区域存在水平向右的有界匀强电场,场强E=5×105 V/m.质量为m=4×10-3kg、带电量q=+1×10-8C的小环套在轨道上.小环与轨道AD段的动摩擦因数为μ=,与轨道其余部分的摩擦忽略不计.现使小环在D点获得沿轨道向左的初速度v0=4 m/s,且在沿轨道AD段运动过程中始终受到方向竖直向上、大小随速度变化的力F(变化关系如图乙)作用,小环第一次到A点时对半圆轨道刚好无压力.不计小环大小,g取10 m/s2.求:
(1)小环运动第一次到A时的速度多大? (2)小环第一次回到D点时速度多大? (3)小环经过若干次循环运动达到稳定运动状态,此时到达D点时速度应不小于多少? |