3.
某游戏装置如图所示,由弹丸发射器、固定在水平地面上倾角为
的斜面以及放置在水平地面上的光滑半圆形挡板墙构成。游戏者调节发射器,使弹丸(可视为质点)每次从发射器右侧A点水平发射后都能恰好无碰撞地进入到斜面顶端B点,继续沿斜面中线下滑至底端C点,再沿粗糙水平地面滑至D点切入半圆形挡板墙。已知弹丸质量
, 弹丸与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0.5,发射器距水平地面高度
, 斜面高度
, 半圆形挡板墙半径
, 不考虑C处碰撞地面时的能量损失,
。求:
(1)弹丸从发射器A点发射时的速度;
(2)向左平移半圆形挡板墙,使C、D两点重合,推导弹丸受到挡板墙的侧压力F与弹丸在挡板墙上转过圆弧所对圆心角之间的函数关系式;
(3)左右平移半圆形挡板墙,改变CD的间距,要使弹丸最后静止的位置不在半圆形挡板墙区域,问CD的长度x应满足什么条件。