附加题.如图甲所示,一竖直的轨道由粗糙斜面 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,弧DC所对的圆心角θ=37°,半径R=1m.将质量m=0.5kg的物块置于轨道 ADC 上离地面高为 H处由静止释放,物体与斜面 AD 间的动摩擦因数μ=0.6,用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力N,改变 H 的大小,可测出相应的 N 大小,试直接给出小物块到C点时对轨道的压力N随 H的关系式,并作出N随H的变化关系图.(不要求解题过程,重力加速度g取 10m/s2).

分析:分两种情况根据动能定理及向心力公式列式求解N与H的关系式,进而画出图象.
解答:
解:(1)如果物块只在圆规道上运动,
mgH=
mv2
由向心力公式得:
N-mg=m
解得:N=
H+mg=(10H+5)N
(2)如果物块由斜面上滑下,则
mgH-μmgcosθ(H-0.2)•
=
mv2
由向心力公式得:
N-mg=m
解得:N=(2H+6.6)N
所以图象如图所示:
mgH=
| 1 |
| 2 |
由向心力公式得:
N-mg=m
| v2 |
| R |
解得:N=
| 2mg |
| R |
(2)如果物块由斜面上滑下,则
mgH-μmgcosθ(H-0.2)•
| 1 |
| sinθ |
| 1 |
| 2 |
由向心力公式得:
N-mg=m
| v2 |
| R |
解得:N=(2H+6.6)N
所以图象如图所示:
点评:本题主要考查了动能定理及向心力公式的直接应用,要求同学们能根据表达式画出图象,难度适中.