如图所示,光滑轨道

是一“过山车”的简化模型,最低点

处入、出口不重合,

点是半径为

的竖直圆轨道的最高点,DF部分水平,末端F点与其右侧的水平传送带平滑连接,传送带以速率v=1m/s逆时针匀速转动,水平部分长度L=1m。物块

静止在水平面的最右端

处。质量为

的物块

从轨道上某点由静止释放,恰好通过竖直圆轨道最高点

,然后与

发生碰撞并粘在一起。若

的质量是

的

倍,

与传送带的动摩擦因数都为

,物块均可视为质点,物块

与物块

的碰撞时间极短,取

。求:

(1)当

时物块

碰撞过程中产生的内能;
(2)当k=3时物块

在传送带上向右滑行的最远距离;
(3)讨论

在不同数值范围时,

碰撞后传送带对它们所做的功

的表达式。