解题思路:对小球在最高点受力分析,找出向心力来源:重力和轨道的弹力的合力.当小球以2v的速度经过轨道最高点时,根据牛顿第二、三定律和向心力公式列方程求解F.
当小球以速度v经轨道最高点时,恰好不脱离轨道,小球仅受重力,重力充当向心力,则有:
mg=m
v2
R,
可得:v=
gR
设小球以速度2v经过轨道最高点时,小球受重力mg和轨道向下的支持力N,由合力充当向心力,根据牛顿第二定律有:
N+mg=m
(2v)2
R;
联立解得:N=3mg
又由牛顿第三定律得到,小球对轨道的压力与轨道对小球的支持力相等,有:N′=N=3mg;
故选:C.
点评:
本题考点: 向心力;牛顿第二定律.
考点点评: 解决本题的关键知道向心力的来源,知道最高点的临界情况,通过牛顿第二定律进行求解.