如图甲所示为某一玩具汽车的轨道,其部分轨道可抽象为图乙的模型.
和
为两段水平直轨道,竖直圆轨道与水平直轨道相切于
点,
点为水平直轨道与水平半圆轨道的切点.在某次游戏过程中,通过摇控装置使静止在
点的小车以额定功率启动,当小车运动到
点时关闭发动机并不再开启,测得小车运动到最高点
时对轨道的压力大小
,小车通过水平半圆轨道时速率恒定.小车可视为质点,质量
,额定功率
,
长
,
长
,竖直圆轨道半径
,水平半圆轨道半径
.小车在两段水平直轨道所受的阻力大小均为
,在竖直圆轨道和水平半圆轨道所受的阻力均忽略不计,重力加速度取
.求: