小明制做了一个“20”字样的轨道玩具模型。该模型的“2”字是由
圆弧型的管道
(圆心为
)和半圆型的管道
(圆心为
)以及直管道
组成,管道
和管道
对应的圆半径均为
cm,A点与
等高,B为“2”字最高点,
为最低点,
为管道的出口;“0”字是长轴
垂直于水平地面的椭圆型管道,其最高点
与
点等高,
点附近的一小段管道可看作半径为
cm的圆弧;最低点
和
(一进一出)位于水平地面上;整个装置处于坚直平面内,所有管道的粗细忽略不计。
为一个倾角
可调节的足够长的斜面,且D、E、
、H位于同一条水平直线上,
和
平滑连接。质量
kg(可视为质点)的小滑块
与水平地面
段和斜面
的动摩擦因数均为
, 其余所有摩擦均不计。现让滑块
从
点以
m/s的速率平滑进入管道,滑块
运动到
点时恰与管道间无相互作用,求: