解题思路:(1)由竖直平面内的圆周运动的临界条件可求得最高点的速度;再由动能定理可求得h的高度,注意若h≤R时,小球会在圆轨道圆心一下来回运动,也不脱离轨道;
(2)最高点处对小球受力分析,由向心力公式可求得小球的速度;再由动能定理即可求得高度.
(1)小球刚好不脱离圆轨,在最高点由牛顿第二定律得:mg=m
v2
R①
小球由斜轨至圆轨最高点过程,由动能定理得:mg(h-2R)=[1/2mv2②
联立①②解得:h=2.5R
故h≥2.5R时小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨,
若h≤R时,小球会在圆轨道圆心一下来回运动,也不脱离轨道,
(2)在最高点对小球由牛顿第二定律得:FN+mg=m
v2
R]③
又有:FN=mg④
小球由斜轨至圆轨最高点过程,由动能定理得:mg(h-2R)=
1
2mv2⑤
联立③④⑤解得:h=3R;
答:(1)h的范围为h≥2.5R或h≤R;(2)球开始下滑时的h是3R.
点评:
本题考点: 机械能守恒定律;向心力.
考点点评: 本题考查动能定理及向心力公式的应用,要注意明确竖直平面内做圆周运动时,最高点时重力应全部充当向心力.