题目

杨震字伯起，弘农华阴人也。震少好学，受《欧阳尚书》于太常桓郁，明经博览，无不穷究。 诸儒为之语曰：“关西孔子杨伯起。’常客居于湖，不答州郡礼命数十年，众人谓之晚暮，而震志愈笃。     大将军邓骘闻其贤而辟之，举茂才，四迁荆州刺史、东莱太守。当之郡，道经昌邑，故所举荆州茂才王密为昌邑令，谒见，至夜怀金十斤以遗震。震日：“故人知君，君不知故人，何也?”密曰：“暮夜无知者。”震曰：“天知，神知，我知，子知。一根细杆弯制成如图所示的轨道，固定在竖直面内，BD为光滑的半圆形轨道，轨道半径R=1m，AB为粗糙水平轨道，A与B相距L=10m，一质量m=0.2kg的小环套在水平轨道上的A点，与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.1．现用一水平恒力F向右拉小环，已知F=2N，当小环运动到某点C时撤去该力（C点位于AB之间），设C点到A点的距离为x．在圆轨道的最高点D处安装一力传感器，当小环运动到D点时传感器就会显示环对轨道弹力大小的读数FN，力传感器所能承受的最大作用力大小为18N，g取10m/s2．（1）当x=4.2m时，小环运动到圆轨道上的B点时速度是多大？（2）要使小环能够通过圆轨道的最高点D且保证力传感器安全，求x的范围；（3）在满足（2）问的情况下，在坐标系中作出力传感器的读数FN与x的关系图象（不要求写出作图过程）．