问题
计算题
如图甲所示，一竖直平面内的轨道由粗糙斜面AD和光滑圆轨道DCE组成，AD与DCE相切于D点，C为圆轨道的最低点，将一小物块置于轨道ADC上离地面高为H处由静止下滑，用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力FN，改变H的大小，可测出相应的FN的大小，FN随H的变化关系如图乙折线PQI所示(PQ与QI两直线相连接于Q点)，QI反向延长交纵轴于F点(0，5.8 N)，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)小物块的质量m；
(2)圆轨道的半径及轨道DC所对应的圆心角θ。(可用角度的三角函数值表示)。
(3)小物块与斜面AD间的动摩擦因数μ。
答案
解：(1)如果物块只在圆轨道上运动，则由动能定理得mgH＝
mv2，解得v＝
由向心力公式FN－mg＝
，得FN＝
＋mg＝
H＋mg
结合PQ直线可知mg＝5 N，得m＝0.5 kg
(2)由图像可知
＝10，得R＝1 m
cosθ＝
＝0.8，θ＝37°
(3)如果物块由斜面上滑下，由动能定理得mgH－μmgcosθ
＝
mv2
解得mv2＝2mgH－
μmg(H－0.2)
由向心力公式FN－mg＝
得FN＝
＋mg＝
＋
μmg＋mg
结合QI直线知
μmg＋mg＝5.8
解得μ＝0.3