如图为某同学设计的弹射装置, 弹射装置由左端固定在墙上的轻弹簧和锁
构成, 自然状 态下弹簧右端处于
点。水平轨道
与坚直四分之一圆弧轨道
平滑连接, 坚直四分之 一圆弧轨道
、坚直四分之一圆弧轨道
和水平轨道
均平滑连接, 物块刚好经过
进入
、 在同一水平线上,
、、、 在同一水平线上, 所有的轨道均绝 缘, 除水平轨道
粗䊁外, 其余轨道均光滑; 圆弧
和圆弧
半径均为
长度 为
点为
的中点, 虚线框内存在着水平向右的匀强电场。现将一质量为
不带 电的绝缘小物块
压缩绝缘弹簧至
点并锁定。解除锁定, 小物块
在
轨道内上升的 最大高度为
。将小物块
重新锁定在
点后, 把一质量为
, 带电量为
的一小物块
放置在轨道上的
点, 解除锁定, 小物块
与
发生弹性碰撞, 小物块
经
点经过电场 后并沿着水平方向进入圆弧轨道
, 经过
点时物块对轨道的作用力恰好为零。设小物 块
在整个过程中带电量始终保持不变, 空气阻力忽略不计, 重力加速度为
。求:
(1) 小物块
到达
时的速度大小;
(2) 电场强度
的大小;
(3) 小物块
经过
点时对轨道的压力大小;
(4) 设小物块
与右端坚直墙壁碰撞后以原速率返回, 小物块最终停在
点, 求小物块
与轨道之间的动摩擦因数
。