解题思路:根据重力提供向心力求出小球经过C点的最小速度,然后根据平抛运动知识求出射程;在根据恰好射到N点得到经过C点的最大速度;最后根据机械能守恒定律求初位置高度.
小球能通过C点,在C点最小速度v满足:
mg=m
v2
R
解得
v=
gR
小球离开C点做平抛运动,落到M点时间t为:
t=
2R
g
此时水平距离:x=vt=
2R>R,小球能落在垫子上
小球在C点的最大速度为v′:
4R=v′t
解得
v′=2
2gR
设小球距离A点的高度为h,则小球运动到C点的过程中,有
mg(h−R)=
1
2m
v2C
由上可知,要使小球落在垫子上:
gR≤vC≤
8gR
解得:
3
2R≤vC≤5R
即小球能从C点射出并打到垫子上,小球距离A点的高度范围是
3
2R≤vC≤5R.
点评:
本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;平抛运动;向心力.
考点点评: 本题关键根据小球能通过C点,以及要落在垫子上求出小球经过C点的速度范围,然后根据机械能守恒定律求解初位置的高度.