21.
(2022高三下·凌源开学考)
如图所示,半径
的光滑四分之一圆轨道放在光滑水平地面,其左侧紧靠竖直墙壁,底端切线水平长木板
的左端紧靠圆轨道(但不栓连),且上表面与圆轨道末端相切,长木板上放一个轻弹簧,轻弹簧右端被固定在木板的右端,长木板最左端放一物块
。现从高于圆轨道顶端
的位置无初速释放一个质量
的小球,小球无碰撞进入圆轨道,经过圆轨道后与物块
发生碰撞,碰后小球返回到圆轨道的最高点时被锁定,小球被锁定的位置和圆轨道圆心的连线与竖直方向夹角
。物块
被碰后,沿长木板上表面向右滑动,随后开始压缩弹簧,已知最后物块
刚好返回到长木板
的最左端。小球和物块
都可以视作质点,物块
与木板
的质量分别为
和
,
, 取
, 试求: