如图所示,光滑水平面上有一小车
B,右端固定一沙箱,沙箱上连接一水平的轻质弹簧,小车与沙箱的总质量为
M=2kg。车上在与沙箱左侧距离
S=1m的位置上放一质量为
m=1kg小物块
A,物块
A与小车的动摩擦因数为
μ=0.1。仅在沙面上方空间存在水平向右的匀强电场,场强
E=2×10
3V/m。当物块
A随小车以速度
v0=10m/s向右做匀速直线运动时,距沙面
H=5m高处有一质量为
m0=2kg的带正电
q=1×10
-2C的小球
C,以
u0=10m/s的初速度水平向左抛出,最终落入沙箱中。已知小球与沙箱的相互作用时间极短,且忽略弹簧最短时的长度,并取
g=10m/s
2。求:

(1)小球落入沙箱前的速度
u和开始下落时与小车右端的水平距离
x;
(2)小车在前进过程中,弹簧具有的最大值弹性势能
EP;
(3)设小车左端与沙箱左侧的距离为
L,请讨论分析物块
A相对小车向左运动的过程中,其与小车摩擦产生的热量
Q与
L的关系式。