如图所示,足够长的水平光滑直轨道
和水平传送带平滑无缝连接,传送带长
, 以
的速度顺时针匀速转动,带有光滑圆弧管道
的装置
固定于水平地面上,
位于竖直平面内,由两段半径均为
的
圆弧细管道组成,
管道与水平传送带和水平地面上的直轨道
均平滑相切连接,
长
, 右侧为竖直墙壁。滑块
的质量
, 滑块
与轻弹簧相连,质量
, 滑块
质量
, 滑块
均静置于轨道
上。现让滑块
以一定的初速度水平向右运动,与滑块
相撞后立即被粘住,之后与滑块
发生相互作用,
与劲度系数
的轻质弹簧分离后滑上传送带,加速之后经
管道后滑上
。已知滑块
在
点的速度为
, 与传送带间的动摩擦因数
, 与
间的动摩擦因数
, 其它摩擦和阻力均不计,滑块与竖直墙壁的碰撞为弹性碰撞,各滑块均可视为质点,重力加速度大小
, 弹簧的弹性势能
(
为形变量)。求:
(1)滑块第一次经过点时对装置的作用力;
(2)滑块的初速度大小;
(3)试通过计算判断滑块能否再次与弹簧发生相互作用,若能,求出弹簧第二次压缩时最大的压缩量。