如圖1所示,真空中存在電場強(qiáng)度E=1.5×10
3V/m、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場.在電場中固定有豎直面內(nèi)的光滑絕緣軌道ABC,其中AB段水平,BC段是半徑R=0.5m的半圓,直徑BC豎直.有兩個大小相同的金屬小球1和2(均可視為質(zhì)點(diǎn)),小球2的質(zhì)量m
2=3×10
-2kg、電量q=+2×10
-4C,靜止于B點(diǎn);小球1的質(zhì)量m
1=2×10
-2kg、不帶電,在軌道上以
初速度v
0=
m/s向右運(yùn)動,與小球2發(fā)生彈性正碰,碰撞時間極短,取g=10m/s
2,求:
(1)碰撞后瞬間小球2的速度v
2的大小
(2)小球2經(jīng)過C點(diǎn)時,軌道對它的壓力F
N的大小以及它第一次落到軌道AB上的位置距B點(diǎn)的距離x
(3)若只改變場強(qiáng)E的大小,為了保證小球2能沿軌道運(yùn)動并通過C點(diǎn),試確定場強(qiáng)E的取值范圍;并在圖2的坐標(biāo)系中,畫出小球2由B點(diǎn)沿軌道運(yùn)動至C點(diǎn)的過程中,其電勢能變化量△E
P與場強(qiáng)E的關(guān)系圖象(畫圖時不必說明理由)