(14分)如图所示,斜面体固定在水平面上,斜面光滑,倾角为
,斜面底端固定有与斜面垂直的挡板,木板下端离地面高H,上端放着一个细物块。木板和物块的质量均为m,相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力
(k>1),断开轻绳,木板和物块沿斜面下滑.假设木板足够长,与挡板发生碰撞时,时间极短,无动能损失,空气阻力不计.求:
(1)木板第一次与挡板碰撞弹起上升过程中,物块的加速度;
(2)从断开轻绳到木板与挡板第二次碰撞的瞬间,木板运动的路程s;
(3)木板与挡板第二次碰撞时的瞬间速度;
(4)从断开轻绳到木板和物块都静止,摩擦力对木板及物块做的总功W.

(14分)(1)设木板第一次上升过程中,物块的加速度为a物块
物块受合力 F=kmgsinθ-mgsinθ(1分)
由牛顿第二定律 F=ma
由①②得 a=(k-1)gsinθ,(1分)方向沿斜面向上(1分)
(2)设以地面为零势能面,木板第一次与挡板碰撞时的速度大小为v1
由机械能守恒
解得
(1分)
设木板弹起后的加速度a板 由牛顿第二定律 a板=–(k+1)gsinθ(1分)
S板第一次弹起的最大路程
解得
(1分)
木板运动的路程 S=
+2S1=
(1分)
(3)设经时间
木板与物块速度相同
(1分)
这时物块的速度
(1分)
这过程中木板的位移
(1分)
(1分)
(4)设物块相对木板滑动距离为L
根据能量守恒 mgH+mg(H+Lsinθ)=kmgsinθL(1分)
摩擦力对木板及物块做的总功W=-kmgsinθL(1分)
解得
(1分)