16.一質(zhì)量為m的物體,以初動能Ek0由斜面底端沖上長為L的光滑斜面頂端時的速度剛好為零,經(jīng)過斜面中點時的速度大小等于多少?若斜面粗糙,沖上斜面的過程中克服重力做功$\frac{4}{5}$Ek0,則物體又返回滑到底端時動能等于多少?

分析 若斜面光滑,機械能守恒,即可求得速度,若斜面粗糙,在下滑過程中和上升過程中摩擦力做功相同,根據(jù)動能定理即可求得

解答 解:若斜面光滑,物體的動能全部轉(zhuǎn)化為物體的重力勢能,故經(jīng)過斜面中點時,物體的動能減小一半,故$\frac{1}{2}mv{′}^{2}=\frac{1}{2}{E}_{k0}$,解得$v′=\sqrt{\frac{2{E}_{k0}}{m}}$;
若斜面粗糙,上滑中損失的機械能為$△E={E}_{k0}-\frac{4}{5}{E}_{k0}=\frac{1}{5}{E}_{k0}$,故下滑過程中損失的機械能也為$\frac{1}{5}{E}_{k0}$
故下滑到斜面底端時的機械能為${E}_{k}=\frac{3}{5}{E}_{k0}$
答:過斜面中點時的速度大小等于$\sqrt{\frac{2{E}_{k0}}{m}}$,物體又返回滑到底端時動能等于$\frac{3}{5}{E}_{k0}$

點評 該題考查了動能定理的直接應用,采用分段研究.在下滑過程中和上升過程中摩擦力做功相同

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(2)臨界條件2:在最高點,輕桿(或管道)對小球沒有力的作用.此時:mg=m$\frac{{{v}_{0}}^{2}}{r}$;臨界速度:v0=$\sqrt{gr}$;
(3)最高點處,當0<v<$\sqrt{gr}$時,有mg-F=m$\frac{{{v}_{0}}^{2}}{r}$,此時桿對小球的作用力表現(xiàn)為支持力,管道對小球的作用力表現(xiàn)為向上的支持力.
(4)最高點處,當v>$\sqrt{gr}$時,有mg+F=m$\frac{{{v}_{0}}^{2}}{r}$,此時桿對小球的作用力表現(xiàn)為拉力,管道對小球的作用力表現(xiàn)為向下的彈力.

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