在豎直平面內(nèi)，一根光滑金屬桿彎成如圖1所示形狀，相應(yīng)的曲線方程為y=5.0cos（kx+

2

π

3

）（單位：m），式中k=

1

5

m^-1，桿足夠長，圖中只畫出了一部分．將一質(zhì)量為m=1.0kg的小環(huán)（可視為質(zhì)點(diǎn)）套在桿上，取g=10m/s²．

（1）若使小環(huán)以v₁=10m/s的初速度從x=0處沿桿向下運(yùn)動(dòng)，求小環(huán)運(yùn)動(dòng)到x=

5

π

3

（m）處時(shí)的速度的大?。?br />（2）在第（1）問的情況下，求小環(huán)在桿上運(yùn)動(dòng)區(qū)域的x坐標(biāo)范圍；
（3）一般的曲線運(yùn)動(dòng)可以分成許多小段，每一小段都可以看成圓周的一部分，即把整條曲線用系列不同的小圓弧代替，如圖2所示，曲線上A點(diǎn)的曲率圓的定義為：通過A點(diǎn)和曲線上緊鄰A點(diǎn)兩側(cè)的兩點(diǎn)做一圓，在極限的情況下，這個(gè)圓叫做A點(diǎn)的曲率圓．其半徑ρ叫做A點(diǎn)的曲率半徑．若小環(huán)從x=0處以v₂=5

10

m/s的速度出發(fā)沿桿向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道最低點(diǎn)P時(shí)桿對(duì)小環(huán)的彈力大小為70N，求小環(huán)經(jīng)過軌道最高點(diǎn)Q時(shí)桿對(duì)小環(huán)的彈力．