如图所示,一质量
m=1kg的小滑块(体积很小,可视为质点)静止在水平轨道上的
A点,在水平向右的恒定拉力
F=4N的作用下,从
A点开始做匀加速直线运动,
F作用一段时间
t后撤去,滑块继续运动到
B点进入半径为
R=0.3m的光滑竖直圆形轨道,在圆轨道上运行一周后从
B处的出口(未画出,且入口和出口稍稍错开)出来后向
C点滑动,
C点右侧有一壕沟,
C、D两点的竖直高度
h=0.2
m,水平距离
s=0.6
m。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力刚好为滑块重力的3倍,
BC长为
L=2
m,小滑块与水平轨道
BC间的动摩擦因数为
μ=0.5,重力加速度
g=10
m/
s2
(1) 求小滑块通过圆形轨道的最高点
P的速度大小
(2) 试通过计算判断小滑块能否到达壕沟的右侧
(3) 若
AB段光滑,水平拉力
F的作用时间范围可变,要使小滑块在运动过程中,既不脱离竖直圆轨道,又不掉进壕沟,试求水平拉力
F作用时间
t的范围