17. 如图甲所示,质量为M的轨道静止在光滑水平面上,轨道水平部分的上表面粗糙,竖直半圆形部分的表面光滑,两部分在P点平滑连接, $\mathcal { Q }$ 为轨道的最高点。质量为 m 的小物块静置在轨道水平部分上,与水平轨道间的动摩擦因数为 $\mu ,$ ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知轨道半圆形部分的半径R=0.4m,重力加速度大小 $\scriptstyle { g = 1 0 { \mathrm { m } } / { \mathrm { s } } ^ { 2 } } .$
(1)若轨道固定,小物块以一定的初速度沿轨道运动到 $\mathcal { Q }$ 点时,受到轨道的弹力大小等于3mg,求小物块在 $\mathcal { Q }$ 点的速度大小v;
(2)若轨道不固定,给轨道施加水平向左的推力F,小物块处在轨道水平部分时,轨道加速度 $a$ 与 $F$ 对应关系如图乙所示。
(i)求 $\mu$ 和 $m$ ;
(ii)初始时,小物块静置在轨道最左端,给轨道施加水平向左的推力 $F { = } 8 \mathrm { N }$ ,当小物块到 $P$ 点时撤去 $F ,$ 小物块从Q 点离开轨道时相对地的速度大小为7m/s。求轨道水平部分的长度L。


参考答案
① $\nu = 4 \mathrm { { m } / \mathrm { { s } } }$ ;②(i) $m = 1 \mathrm { k g }$ $\mu = 0 . 2$ ;③ $L = 4 . 5 \mathrm { m }$