问题
问答题
如图a所示，水平桌面的左端固定一个竖直放置的光滑圆弧轨道，圆弧轨道底端与水平桌面相切C点，桌面CD长L=1m，高h2=0.5m，有质量为m（m为末知）的小物块从圆弧上A点由静止释放，A点距桌面的高度h1=0.2m，小物块经过圆弧轨道底端滑到桌面CD上，在桌面CD上运动时始终受到一个水平向右的恒力F作用．然后从D点飞出做平抛运动，最后落到水平地面上．设小物块从D点飞落到的水平地面上的水平距离为x，如图b是x2-F的图象，取重力加速度g=10m/s2．
（1）试写出小物块经D点时的速度vD与x的关系表达式；
（2）小物体与水平桌面CD间动摩擦因数μ是多大？
（3）若小物体与水平桌面CD间动摩擦因数μ是从第（2）问中的μ值的一半，再将小物块从A由静止释放，经过D点滑出后的水平位移大小为1m，求此情况下的恒力F的大小？
答案
（1）物体从D滑出后做平抛运动，
水平方向x=vDt，竖直方向：h2=
gt2，1 2
解得vD=x
=g 2h2
x；10
（2）从A到D过程中，由动能定理得：
mgh1+FL-fL=
mvD2-0，1 2
f=μFN2=μmg，
x2=
F+4h2（h1-μL），4Lh2 mg
解得b=4h2（h1-μL），
由图象可知b=-0.3，解得μ=0.35，
（3）由（2）可知，k=
，4Lh2 mg
由图象可知k=0.5，解得m=0.4kg，
从A到D过程，由动能定理得：
mgh1+FL-
L=f+0 2
mvD2-0，1 2
由题可知：x=1m，
由第（1）问知vD=x
，g 2h2
解得：F=1.9N；