Question

某物块以80J初动能从固定斜面底端上滑，以斜面底端为零势能参考平面，到达最高点时物块的重力势能为50J．在返回斜面底端的过程中，当物块的重力势能为20J时，动能为    J；当物块下滑到动能和势能恰好相等时，其机械能为    J．

Answer 1

【答案】分析：物体滑动过程受重力、支持力和滑动摩擦力，先对从底端到顶部过程运用动能定理列式，再对下滑过程运用动能定理列式，同时结合重力势能的表达式列式，然后联立方程组求解．
解答：解：从斜面底端到顶部过程，根据动能定理，有：-mgxsinθ-fx=0-80    ①
在最高点，重力势能为：mgxsinθ=50            ②
下滑过程，根据动能定理，有：mgx₁sinθ-fx₁=E_k-0      ③
此时重力势能为：mg（x-x₁）sinθ=20            ④
联立①②③④式，解得：E_k=12J；
当物块下滑到动能和势能恰好相等时，假设下滑位移为x₂，对从最高点到该点过程，根据动能定理，有：
mgx₂sinθ-fx₂=E_k2-0                       ⑤
此位置，有：E_k2=E_p2                       ⑥
E_p2=mg（x-x₂）                             ⑦
联立①②⑤⑥⑦解得：E_k2=E_p2=，故机械能E=E_k2+E_p2=≈28.6J；
故答案为：12，28.6．
点评：本题难点在于中间变量多，关键是要多次选择过程运用动能定理列式后联立求解，较难．