如图所示,
A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为
2L,分别带有等量的负、正电荷,在两板间形成电场强度大小为
E的匀强电场。
A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为
m,电荷量为
q(q>0)的小球(可视为质点),在外力作用下静止在轨道的中点
P处。孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道,轨道上距
A板
L处有一固定档板,长为L的轻弹簧左端固定在挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板
Q。撤去外力释放带电小粒,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔后(不与金属板
A接触)与薄板
Q一起压缩弹簧,由于薄板
Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与
Q接触过程中不损失机械能。小球从接触
Q开始,经历时间
T0第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回。由于薄板
Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开
Q瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与
Q接触时小球电荷量的

。求:
(1)小球第一次接触
Q时的速度大小;
(2)假设小球第
n次弹回两板间后向右运动的最远处没有到达
B板,试导出小球从第
n次接触
Q,到本次向右运动至最远处的时间
Tn的表达式;
(3)若

,且小孔右侧的轨道粗糙与带电小球间的滑动摩擦力为

,试求带电小球最终停止的位置距
P点的距离。
