如圖所示,A、B是兩塊豎直放置的平行金屬板,相距為2L,分別帶有等量的負、正電荷,在兩板間形成電場強度大小為E的勻強電場.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),孔的下沿右側(cè)有一條與板垂直的水平光滑絕緣軌道,一個質(zhì)量為m,電荷量為g(g>0)的小球(可視為質(zhì)點),在外力作用下靜止在軌道的中點P處.孔的下沿左側(cè)也有一與板垂直的水平光滑絕緣軌道,軌道上距A板L處有一固定檔板,長為L的輕彈簧左端固定在擋板上,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粒,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(zhì)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)歷時間To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>1)求:
(l)小球第一次接觸Q時的速度大;
(2)假設(shè)小球第n次彈回兩板間后向右運動的最遠處沒有到達B板,試導出小球從第n次接觸Q,到本次向右運動至最遠處的時間Tn的表達式;
(3)若k=2,且小孔右側(cè)的軌道粗糙與帶電小球間的滑動摩擦力為f=
,試求帶電小球最終停止的位置距P點的距離.