Question

某探究小组为探究向心力与线速度、角速度、圆周半径等大小关系，利用两个相同材质可绕竖直轴转动的水平转盘和两个相同的长方体小橡皮擦进行实验。如图所示，转盘半径分别为2r和r，A点在大转盘的边缘处、B点在大转盘上离转轴距离为r处，C点在小转盘的边缘处，橡皮擦与转盘间的最大静摩擦力是其所受重力的µ倍，大转盘通过皮带带动小转盘无打滑地转动。现将一橡皮擦放置在A处，

（1）为探究线速度大小相等时向心力大小与圆周半径大小的关系，应将另一橡皮擦放在_____（填“B”或 “C”）处，当缓慢增大转速，可看到放置在_____处的橡皮擦先开始滑动，此时大转盘的角速度大小ω=__________。

（2）为探究角速度相等时向心力大小与圆周半径大小的关系，应将另一橡皮擦放在______（填“B”“C”）处，缓慢增大转速，可看到放置在_____处的橡皮擦先开始滑动。

Answer

（1）C， C （2）B， A

【解析】（1）因AC两处的线速度相等，则根据 可知，为探究线速度大小相等时向心力大小与圆周半径大小的关系，应将另一橡皮擦放在C处；C处的半径比A处较小，当缓慢增大转速，在C处的橡皮擦首先达到最大静摩擦力，故可看到放置在C处的橡皮擦先开始滑动，此时，且，解得大转盘的角速度大小ωA=；

（2）则根据 可知，因AB两处的角速度相等，则为探究角速度相等时向心力大小与圆周半径大小的关系，应将另一橡皮擦放在B处，缓慢增大转速，根据 可知，A处的橡皮首先达到最大静摩擦，故可看到放置在A处的橡皮擦先开始滑动。