如图所示,一竖直且光滑绝缘的直圆筒底部放置一可视为点电荷的场源电荷
A,其电荷量
Q=+4×10
-3C,场源电荷
A形成的电场中各点的电势表达式为

,其中
k为静电力常量,
r为空间某点到场源电荷
A的距离,现有一质量为
m=0.1 kg的带正电的小球
B,它与
A球间的距离为
a=0. 4 m,此时小球
B处于平衡状态,且小球
B在场源电荷
A形成的电场中具有的电势能的表达式为

,其中
r为
A与
B之间的距离.另一质量为
m的不带电绝缘小球
C从距离
B的上方
H=0.8 m处自由下落,落在小球
B上立刻与小球
B粘在一起以2 m/s的速度向下运动,它们到达最低点后又向上运动,向上运动到达的最高点为
P(
g取10 m/s
2,
k=9×10
9 N·m
2/C
2).求:

(1)小球
C与小球
B碰撞前的速度
v0的大小?
(2)小球
B的电荷量
q为多少?
(3)小球
C与小球
B一起向下运动的过程中,最大速度为多少?