某传送装置的示意图如图所示,整个装置由三部分组成,左侧为粗糙倾斜直轨道AB,中间为水平传送带BC,传送带向右匀速运动,其速度的大小可以由驱动系统根据需要设定,右侧为光滑水平面CD.倾斜轨道末端及水平面CD与传送带两端等高并平滑对接,质量分别为m2、m3……mn-1、mn的n-1个物块在水平面CD上沿直线依次静止排列.质量为m1物块从斜面的最高点A由静止开始沿轨道下滑,已知A点距离传送带平面的高度h=2.5m,水平距离L1=3.5m,传送带两轴心间距L2=7m,物块与倾斜直轨道、传送带间的动摩擦因数均为μ=0.2,取重力加速度g=10m/s2。

(1)求物块刚滑上传送带时的速度大小;
(2)改变传送带的速度,求物块从传送带右侧滑出时的速度v的范围;
(3)若物块m1以v0(已知)的速度离开传送带,滑到水平轨道上与m2发生碰撞,从而引起各物块的依次碰撞,碰撞前后各物块的运动方向处于同一直线上.各物块间碰撞无机械能损失,且各物块之间不发生第二次碰撞.经过依次碰撞后,定义第n个物块mn获得的动能Ekn与第1个物块的初动能Ek0之比为第1个物块对第n个物块的动能传递系数k1n,求k13;
(4)接第(3)问,若m3=m4=……mn-1=mn=m14,求m2为何值时,第n个物块获得的速度最大,并求出第n个物块的最大速度vnm。
m
1
4
【答案】(1)物块刚滑上传送带时的速度大小为6m/s;
(2)物块从传送带右侧滑出时的速度v的范围为2m/s≤v≤8m/s;
(3)k13的大小为;
(4)m2为时,第n个物块获得的速度最大,第n个物块的最大速度为m/s。
(2)物块从传送带右侧滑出时的速度v的范围为2
2
(3)k13的大小为
4
m
1
m
2
(
m
1
+
m
2
)
2
(4)m2为
m
1
2
32
3
【解答】
【点评】
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