(本小题15分)某校举行托乒乓球跑步比赛,赛道为水平直道,比赛距离为S,比赛时,某同学将球置于球拍中心,以大小a的加速度从静止开始做匀加速运动,当速度达到v0时,再以v0做匀速直线运动跑至终点。整个过程中球一直保持在球中心不动。比赛中,该同学在匀速直线运动阶级保持球拍的倾角为θ0 ,如右图所示。设球在运动过程中受到的空气阻力与其速度大小成正比,方向与运动方向相反,不计球与球拍之间的摩擦,球的质量为m,重力加速度为g
(1)空气阻力大小与球速大小的比例系数k
(2)求在加速跑阶段球拍倾角θ随球速v变化的关系式
(3)整个匀速跑阶段,若该同学速率仍为v0,而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变,不计球在球拍上的移动引起的空气阻力的变化,为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r的下边沿掉落,求β应满足的条件。