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如图甲所示,水平面与倾角为θ的足够长的粗糙斜面在B点平滑衔接,水平面上A点的左边光滑,右边粗糙,物块a、b中间用一根轻质弹簧相接并静止在水平面上,弹簧处于原长,弹簧与物块a用拴扣(质量不计)相连,物块a的质量ma=3kg。质量mc=4kg的物块c静止在水平面上的A点。t=0时对物块a施加水平向右的恒力F,t=4s时撤去F,在0~4s内两物块的加速度随时间变化的情况如图乙所示。当物块b的速度达到vb=12m/s,拔掉拴扣(不影响物块a、b的瞬时速度),使弹簧与物块a瞬时分离,然后撤去弹簧和物块b。物块a继续向右运动一段距离后与物块c发生正碰,碰撞时间极短,碰后物块a恰好停止运动,物块c向右运动一段距离,通过B点沿斜面向上滑动一段距离后速度减小为零,此后物块c沿斜面向下滑动,回到水平面A点的速度为2m/s(不考虑与a相碰)。已知弹簧始终处于弹性限度内,物块c通过B点时没有机械能损失,重力加速度取g=10m/s2,不计空气阻力,物块a、b、c均可视为质点。求:

(1)恒力F的大小和b的质量mb
(2)拔掉拴扣的瞬间,物块a的速度va大小;
(3)物块a与物块c发生正碰时,系统损失的机械能。
(4)物块c沿斜面上滑的最大高度h。

【答案】(1)恒力F的大小为12N,b的质量mb为2kg;
(2)拔掉拴扣的瞬间,物块a的速度va大小为6m/s;
(3)物块a与物块c发生正碰时,系统损失的机械能24J。
(4)物块c沿斜面上滑的最大高度h为1m。
【解答】
【点评】
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