如圖所示,在豎直向下的勻強電場中有軌道ABCDFMNP,其中BC部分為水平軌道,與曲面AB平滑連接。CDF和FMN是豎直放置的半圓軌道,在最高點F對接,與BC在C點相切。NP為一與FMN相切的水平平臺,P處固定一輕彈簧。點D、N、P在同一水平線上。水平軌道BC粗糙,其余軌道均光滑,一可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m=0.02kg的帶正電的滑塊從曲面AB上某處由靜止釋放。已知勻強電場場強E=2N/C,B=C段長度L=1m,CDF的半徑R=0.1m,FMN的半徑r=0.05m,滑塊帶電量q=0.1C,滑塊與BC間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g=10m/s
2,求:
(1)滑塊通過F點的最小速度v
F;
(2)若滑塊恰好能通過F點,求滑塊釋放點到水平軌道BC的高度h
0;
(3)若滑塊在整個運動過程中,始終不脫離軌道,且彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi),求滑塊釋放點到水平軌道BC的高度h需要滿足的條件。