问题
计算题
（18分）如图所示，光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的光滑圆轨道，在离B距离为
的A点，用水平恒力将质量为m的质点从静止开始推到B处后撤去恒力，然后沿半圆轨道运动到C处后，又正好落回到A点，求：
（1）试推导小球在C点飞出时的速度表达式（用
、、
表示）；
（2）欲完成上述运动，当为何值时推力做的功最小？最小值为多少？
（3）若水平恒力做的功
与
的关系如图所示，试求小球的质量和圆轨道半径。（取
）
答案
（1）
，（2）
时，推力做功最小为
（3）
，
题目分析: （1）离开C点后作平抛运动：
① （2分）
② （2分）
解得： ③ （1分）
（2）A→C由动能定理:
④ （2分）
可得：
而欲完成圆周运动，需最高点： 
⑤ （2分）
由③⑤得
， 
（1分）
则当时，推力做功最小为 （2分）
（3）由③④得：
⑥ （2分）
由
图可得：斜率为
⑦ （1分）
纵截距为
⑧ （1分）
由⑦⑧得： （1分）
（1分）