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100年
理化、化工裝置
第 3 題
某物體受向心力作用，於水平面上作等速率圓周運動或稱為等速圓周運動，有關等速率圓周運動的敘述，下列何者正確？
- A 如果向心力突然消失，物體將沿半徑方向，向外射出
- B 等速圓周運動的向心力方向是保持不變的
- C 向心力對物體產生向心加速度，向心加速度可以使物體的運動方向發生改變
- D 向心力與物體的運動方向垂直，因此向心力持續作功
思路引導 VIP
請試著思考：當一個力的作用方向始終與物體前進的方向「垂直」時，這個力有沒有辦法在物體前進的軌跡上增加或減少它的速度大小？如果它不能改變快慢，那麼這個力對物體的運動狀態會產生什麼樣的影響呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你正確掌握了等速率圓周運動的核心概念！這道題目的關鍵在於理解力與運動狀態改變之間的關係。在圓周運動中，物體雖然「速率」不變，但「運動方向」時刻在變，這在物理學上意味著它具有加速度。而這個由向心力提供的向心加速度，其唯一的任務就是不斷修正物體的運動方向，使其維持在圓形軌道上，這正是選項 (C) 的正確論點。
運動特性與作功判別
這題是力學基礎中相當具備鑑別度的經典題，考驗學生是否能區分「大小」與「方向」的向量本質。常見的陷阱在於選項 (D)，我們必須記得當力與運動方向垂直（$F \perp v$）時，功的數值為零（$W = 0$），因此向心力並不作功。此外，選項 (A) 考驗的是慣性定律，若力消失，物體應沿切線方向飛出而非半徑方向。你能精準避開這些直覺性的干擾選項，顯示出你對牛頓運動定律的基礎非常紮實。