如圖,一“
”形絕緣導(dǎo)軌豎直放置,處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。左邊的半圓弧與水平桿
ab、cd相切于
a、c兩點(diǎn),兩水平桿的高度差為
h,桿長(zhǎng)為4
L,
O為
ad、bc連線的交點(diǎn),虛線
MN、M′
N′的位置如圖,其中
aM = MM′=
CN = NN′=
L,
M′
b=
N′
d = 2
L。一質(zhì)量為
m,帶電量為-
q的小球穿在桿上。虛線MN左邊的導(dǎo)軌光滑,虛線
MN右邊的導(dǎo)軌與小球之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
。已知:在
O處沒(méi)有固定點(diǎn)電荷+
Q的時(shí)候,將帶電小球自
N點(diǎn)由靜止釋放后,小球剛好可到達(dá)
a點(diǎn)。現(xiàn)在
O處固定點(diǎn)電荷+
Q,并將帶電小球自d點(diǎn)以初速度
v0向左瞬間推出。結(jié)果小球可沿桿運(yùn)動(dòng)到
b點(diǎn)。(靜電力恒量為
k,重力加速度為
g,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中+Q對(duì)-q的電場(chǎng)力始終小于小球的重力)求:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度
E;
(2)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球所受摩擦力的最大值
fm和小球經(jīng)過(guò)
M′點(diǎn)時(shí)的加速度大小
a ;
(3)使小球能夠運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的初速度
v0的最小值。