如圖所示,A、B是兩塊豎直放置的平行金屬板,相距為2L,分別帶有等量的正、負電荷,在兩板間形電場強度大小為E勻強電場.A板上有一小孔(它的存在對兩板間勻強電場分布的影響可忽略不計),孔中有一條與板垂直的水平光滑絕緣軌道,一個質量為m,電荷量為q(q>0)的小球(可視為質點),在外力作用下靜止在軌道的中點P處.一自然長度為L的輕彈簧左端固定在距A板左側L處擋板上,右端固定一塊輕小的絕緣材料制成的薄板Q.撤去外力釋放帶電小球,它將在電場力作用下由靜止開始向左運動,穿過小孔后(不與金屬板A接觸)與薄板Q一起壓縮彈簧,由于薄板Q及彈簧的質量都可以忽略不計,可認為小球與Q接觸過程中不損失機械能.小球從接觸Q開始,經(jīng)過一段時間第一次把彈簧壓縮至最短,然后又被彈簧彈回.由于薄板Q的絕緣性能有所欠缺,使得小球每次離開Q瞬間,小球的電荷量都損失一部分,而變成剛與Q接觸時小球電荷量的
(k>l).求:
(1)彈簧第一次壓縮到最左邊時的彈性勢能;
(2)小球在與B板相碰之前,最多能與薄板Q碰撞多少次;
(3)設A板的電勢為零,當k=2,且小孔右側的軌道粗糙與帶電小球間的滑動摩擦力
Ff=時,求帶電小球初、末狀態(tài)的電勢能變化量.