23.如圖所示,光滑斜面軌道、粗糙水平軌道與半徑R=
m的光滑圓軌道(所有軌道均為絕緣軌道)分別相切于B、C兩點(diǎn),D點(diǎn)為圓軌道最高點(diǎn),此空間區(qū)域存在有場(chǎng)強(qiáng)大小為E
1=2×10
5N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),水平軌道末端F離水平地面高h(yuǎn)=0.4m,F右側(cè)的水平地面上方空間存在有場(chǎng)強(qiáng)大小為E
2=2×10
5N/C、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)。質(zhì)量m=2×10
-2kg,電荷量q=+1×10
-6C的小鋼球(可視為質(zhì)點(diǎn))由光滑斜面軌道上的A點(diǎn)靜止釋放。從B點(diǎn)進(jìn)入圓軌道,C點(diǎn)離開(kāi)圓軌道進(jìn)入水平軌道,不計(jì)圓軌道在B、C間交錯(cuò)的影響。已知斜面軌道的傾角為θ=45°,小鋼球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g=10m/s
2,不計(jì)空氣阻力。求:
(1)為保證小鋼球能夠在光滑圓環(huán)內(nèi)做完整圓周運(yùn)動(dòng),A、B兩點(diǎn)間的豎直高度差至少為多少;
(2)若A、B兩點(diǎn)間的豎直高度差為3
m,小鋼球到達(dá)D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道產(chǎn)生的壓力大??;
(3)若把軌道所在區(qū)域的電場(chǎng)方向改為豎直向下,大小不變,且A點(diǎn)離水平軌道的高度為3.0m,水平軌道CF的長(zhǎng)度為d=1.0m,小鋼球通過(guò)軌道后落到水平地面的G點(diǎn),求F、G兩點(diǎn)間的水平距離。