如图所示,竖直光滑圆轨道

分别和水平直轨道

相切于

点与

点(

点与

在同一水平面但不重合),直轨道

左端固定弹射装置,开始弹簧处于锁定状态,此时弹簧的弹性势能为0.6J。直轨道

的右端放置一水平传送带,传送带与直轨道等高且与

端相连接。转轮半径

,转轴间距

的传送带以恒定的线速度

逆时针转动,转轮的最低点距离地面的高度

。现将可以看做质点的质量

的小物块与弹簧相接触,解除锁定后,小物块从

点被弹出后通过光滑直轨道

进入竖直光滑圆轨道做圆周运动,然后进入粗糙的直轨道

。已知竖直光滑圆轨道半径

,小物块与直轨道

、传送带间的动摩擦因数均为

,直轨道

的长度

。

(1)求小物块对圆轨道最高点

的压力大小;
(2)求小物块最终停在何处;
(3)若改变弹簧锁定位置,使小物块从传送带

点水平向右抛出,求小物块落地点到

点的水平距离
x与弹簧弹性势能

的关系式及

满足的条件(弹簧始终处于弹性限度内)。