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从纳米海绵到7nm芯片,纳米技术正在极大改善我们的生活。纳米技术中需要移动操控原子,必须使在不停做热运动的原子几乎静止下来,为此发明的激光制冷技术与下述力学缓冲模型类似。图甲中轻弹簧下端固定在倾角为θ=30°的足够长光滑斜面底端,上端与质量为2m的物块B相连,物块B处于静止状态,现将质量为m的物块A置于物块B的上方某位置处,A、B均可以看作质点,相距9d,B与斜面之间有智能涂层材料,可对B施加大小可调节的阻力,当B的速度为零时涂层对其不施加作用力。在某次性能测试中,光滑物块A从斜面顶端被静止释放,之后与B发生正碰,碰撞后B向下运动2d时速度减为零并立即被智能涂层锁住,此过程中B受到涂层的阻力大小f与下移距离s之间的关系如图乙中的图像。已知B开始静止在弹簧上时,弹簧压缩量为d,重力加速度为g,弹簧始终处于弹性限度范围内。求:
(1)A、B碰后瞬间各自的速度,通过计算判断是否为弹性碰撞;
(2)在B第一次向下运动过程中,当A的动能为
1
128
mgd
时B的速度大小;
(3)若撤除弹簧,将B锁定在原位置,A、B碰撞前瞬间自动解除锁定,B受到涂层的阻力大小f与下移距离s之间的关系为
f
=
mg
+
mg
2
d
s
,写出B碰后到第一次达到最低点过程位移s与时间t的关系式。

【答案】(1)A、B碰后瞬间各自的速度分别为
2
gd
,方向沿斜面向下;
gd
方向沿斜面向上。通过计算判断AB发生弹性碰撞;
(2)在B第一次向下运动过程中,当A的动能为
1
128
mgd
时B的速度大小为0或
1
4
gd

(3)B碰后到第一次达到最低点过程位移s与时间t的关系式为
s
=
4
dsin
1
2
g
d
t
【解答】
【点评】
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