如圖所示,AC水平軌道上AB段光滑,BC段粗糙,CDF為豎直平面內(nèi)半徑為R=0.4m的光滑半圓軌道,兩軌道相切于C點(diǎn),CF右側(cè)有電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.5×10
3N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng),方向水平向右。一根輕質(zhì)絕緣彈簧水平放置,一端固定在A點(diǎn),另一端與帶負(fù)電滑塊P(可視為質(zhì)點(diǎn))接觸但不連接,彈簧原長(zhǎng)時(shí)滑塊在B點(diǎn),現(xiàn)向左壓縮彈簧后由靜止釋放,當(dāng)滑塊P運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)瞬間對(duì)軌道壓力為2N,且滑塊從F點(diǎn)拋出后恰好落回到B點(diǎn)。已知滑塊P的質(zhì)量為m=0.2kg,電荷量為q=-1.0×10
-3C,與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,不計(jì)空氣阻力并忽略滑塊P與軌道間電荷轉(zhuǎn)移,重力加速度g=10m/s
2,(本題計(jì)算取
=1.4)。
(1)求水平軌道上BC的距離L
BC;
(2)求釋放滑塊前彈簧的彈性勢(shì)能E
p;
(3)若改變彈簧的壓縮量,要使滑塊P沿光滑半圓軌道CDF運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離圓弧軌道,求彈簧釋放彈性勢(shì)能大小的取值范圍。