21.
(2023·浙江模拟)
如图所示,质量为
的物块a和质量为
的物块b均静止在同一水平面上,物块a与竖直挡板间放有一轻弹簧,物块b放置在倾角为
的斜面底端。开始时弹簧处于原长状态,某时刻起以大小为
的恒力作用在物块a上使其压缩弹簧,当物块a速度为零时立刻撤去恒力并在物块a离开后撤去弹簧并前移挡板至管道口,物块a沿光滑半圆水平管道运动,之后与物块b发生弹性碰撞,物块
经过衔接处时没有能量损失。已知弹簧的劲度系数
且弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为
, 物块a与斜面间的摩擦力可忽略,物块b与斜面间的动摩擦因数为
, 最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块a与挡板碰撞过程时间极短且无能量损失,
, 物块
均可视为质点,管道很细。