1. (2021高三上·滨州期末) 如图所示，弹射器和竖直圆轨道固定在水平面上，竖直圆轨道在最低点分别与水平轨道BA、BD平滑连接。质量为m=0.1kg的小物块P（可视为质点）从弹射器弹出，经竖直圆轨道后与水平面上的一厚度不计的滑块Q发生弹性碰撞，P经过圆轨道最高点C时轨道对其弹力为F=4N。已知竖直圆轨道的半径r=0.1m，D点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙、光滑交替排列，每段的长度均为L=0.1m，Q与粗糙面间的动摩擦因数为μ=0.1，Q的长度也为L=0.1m。P、Q碰撞时间极短，重力加速度g=10m/s²。

1. （1） 求未释放P前弹射器的弹性势能；
3. （2） 要使P与Q碰撞后返回弹射器（返回时被锁定不再弹出），过程中P不脱离圆轨道，求Q的质量M的取值范围；
5. （3） 当M=0.9kg时，Q停在第k个粗糙面上，求k值。