Question

【題目】某探究小組為探究向心力與線速度、角速度、圓周半徑等大小關系，利用兩個相同材質可繞豎直軸轉動的水平轉盤和兩個相同的長方體小橡皮擦進行實驗。如圖所示，轉盤半徑分別為2r和r，A點在大轉盤的邊緣處、B點在大轉盤上離轉軸距離為r處，C點在小轉盤的邊緣處，橡皮擦與轉盤間的最大靜摩擦力是其所受重力的倍，大轉盤通過皮帶帶動小轉盤無打滑地轉動。現將一橡皮擦放置在A處，

（1）為探究線速度大小相等時向心力大小與圓周半徑大小的關系，應將另一橡皮擦放在_____（填“B”或 “C”）處，當緩慢增大轉速，可看到放置在_____處的橡皮擦先開始滑動，此時大轉盤的角速度大小ω=__________。

（2）為探究角速度相等時向心力大小與圓周半徑大小的關系，應將另一橡皮擦放在______（填“B”“C”）處，緩慢增大轉速，可看到放置在_____處的橡皮擦先開始滑動。

Answer 1

【答案】 （1）C， C （2）B， A

【解析】（1）因AC兩處的線速度相等，則根據 可知，為探究線速度大小相等時向心力大小與圓周半徑大小的關系，應將另一橡皮擦放在C處；C處的半徑比A處較小，當緩慢增大轉速，在C處的橡皮擦首先達到最大靜摩擦力，故可看到放置在C處的橡皮擦先開始滑動，此時，且，解得大轉盤的角速度大小ωA=；

（2）則根據 可知，因AB兩處的角速度相等，則為探究角速度相等時向心力大小與圓周半徑大小的關系，應將另一橡皮擦放在B處，緩慢增大轉速，根據 可知，A處的橡皮首先達到最大靜摩擦，故可看到放置在A處的橡皮擦先開始滑動。