如圖所示,豎直平面內(nèi)有范圍足夠大、水平向左的勻強電場,在虛線左側(cè)有垂直紙面向里水平的勻強磁場,磁場的磁感強度大小為B.一粗細均勻的絕緣軌道由兩段水平且足夠長的直桿PQ、MN和一半徑為R的半圓環(huán)MAP組成,固定在豎直平面內(nèi),半圓環(huán)與兩直桿的切點P、M恰好在磁場邊界線上,軌道的NMAP段光滑,PQ段粗糙,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的絕緣塑料小環(huán)套在桿MN上(環(huán)的內(nèi)直徑比桿的直徑稍大),將小環(huán)從M點右側(cè)距離x
0=4R的D點由靜止釋放,小環(huán)剛好能到達P點.試求:
(1)小環(huán)所受電場力的大。
(2)上述過程中小環(huán)第一次通過與O點等高的A點時半圓環(huán)對小環(huán)作用力的大小.
(3)若小環(huán)與PQ間動摩擦因數(shù)為μ (設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等),現(xiàn)將小環(huán)移至M點右側(cè)6R處由靜止釋放,求小環(huán)在整個運動過程中產(chǎn)生的熱量.