如图所示,水平传送带顺时针匀速转动,左右两端距离
, 将一质量为
的小铁块(可看作质点)轻轻放在传送带左端,铁块与传送带间的动摩擦因数
。铁块从A点飞出后,恰好从竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道,铁块恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知
, A、B、C、D四点在同一竖直平面内,水平传送带离B端的竖直高度
, 圆弧轨道半径
, C点为圆弧轨道的最低点,不计空气阻力,已知
, 取重力加速度
, 求:
(1)铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小vD;
(2)铁块在竖直圆弧轨道上运动的过程中克服摩擦力所做的功;
(3)水平传送带的速率v。