如图甲所示,一长为
l=1m的轻绳,一端穿在过
O点的水平转轴上,另一端固定一质量为
m的小球,整个装置绕
O点在竖直面内转动。给系统输入能量,使小球通过最高点的速度不断加快,通过传感器测得小球通过最高点时,绳对小球的拉力
F与小球在最高点动能
Ek的关系如图乙所示,重力加速度为
g,不考虑摩擦和空气阻力,请分析并回答以下问题:

(1)若要小球能做完整的圆周运动,对小球过最高点的速度有何要求?(用题中给出的字母表示)。
(2)请根据题目及图像中的条件求出小球质量
m的值。(
g取10m/s
2)
(3)求小球从图中
a点所示状态到图中
b点所示状态的过程中,外界对此系统做的功。
(4)当小球达到图乙中
b点所示状态时,立刻停止能量输入。之后的运动过程中,在绳中拉力达到最大值的位置,轻绳绷断,求绷断瞬间绳中拉力的大小。