如图1所示,一光滑杆固定在底座上,构成支架,放置在水平地面上,光滑杆沿竖直方向,一轻弹簧套在光滑杆上。一套在杆上的圆环从距弹簧上端
H处由静止释放,接触弹簧后,将弹簧压缩,弹簧的形变始终在弹性限度内。已知支架和圆环的质量均为
m,重力加速度为
g,不计空气阻力。

(1)求圆环刚接触弹簧时的动能
Ek。
(2)如图1所示,取圆环刚接触弹簧时的位置为坐标原点
O,取竖直向下为正方向,建立
x轴。在圆环压缩弹簧的过程中,圆环的位移为
x,加速度为
a,在图2中定性画出
a随
x变化关系的图象。
(3)试论证当圆环运动到最低点时,地面对底座的支持力
FN > 3
mg。