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4L,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=2L.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μ.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v
0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f
m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v
0的最小值.