解题思路:小球刚好能到达轨道的最高点C,则小球通过C点的速度为零,由动能定理和牛顿第二定律联立列式可求解;
小球从C点水平飞出,做平抛运动,由平抛运动规律和机械能守恒列式可求解.
(1)小球恰好通过C点,故小球通过C点的速度为零,对小球由B到C的过程根据动能定理,有:
0-
1
2mvB2=mg•2R…①
又由小球经过B点时,由牛顿第二定律:
FN−mg=
mvB2
R…②
①②联立可得:vB=2
gR,FN=5mg
(3)小球从C点飞出后做平抛运动,
竖直方向:R=[1/2gt2
水平方向:R=vct
解得:vc=
gR
2]
由初末机械能守恒可得:
mg(h-R)=
1
2mvC2
解得:h=[5/4R
答:(1)若小球刚好能到达轨道的最高点C,小球经过最低点B时的速度大小为2
gR],轨道对小球的作用力大小为5mg;
(2)若小球从C点水平飞出后恰好能落回到A点,小球刚开始下落时距离A点的高度为
5
4R.
点评:
本题考点: 向心力;牛顿第二定律.
考点点评: 本题为动能定理与圆周运动的结合的综合题,解决本题的关键掌握动能定理,以及知道做圆周运动沿半径方向的合力提供向心力.