問題詳情:
如圖所示,A、B、C三個物體放在旋轉圓臺上,動摩擦因數均爲μ,A的質量是2m,B和C的質量均爲m,A、B離軸爲R,C離軸爲2R.當圓臺旋轉時,則( )
A.若A、B、C均未滑動,則C的向心加速度最大
B.若A、B、C均未滑動,則B的摩擦力最小
C.當圓臺轉速增大時,B比A先滑動
D.圓臺轉速增大時,C比B先滑動
【回答】
解:三個物體都做勻速圓周運動,由合力提供向心力.對任意一個受力分析,如圖
支援力與重力平衡,F合=f=F向
由於A、B、C三個物體共軸轉動,角速度ω相等,
根據題意,rc=2ra=2rb=2R
由向心力公式F向=mω2r,得三物體的向心力分別爲:
Fa=(2m)ω2R=2mω2R
Fb=mω2R=mω2R
Fc=mω2(2R)=2mω2R
A、三個物體的角速度相等,由向心加速度a=ω2r,知C的半徑最大,所以C的向心加速度最大,故A正確;
B、對任意一物體,由於摩擦力提供向心力,有f=mω2r,由上面的向心力表達式可知,B需要的向心力最小,故B受到的摩擦力最小.故B正確.
CD、當ω變大時,所需要的向心力也變大,當達到最大靜摩擦力時,物體開始滑動.當轉速增加時,A、C所需向心力同步增加,且保持相等.B所需向心力也都增加,A和C所需的向心力與B所需的向心力保持2:1關係.由於B和C受到的最大靜摩擦力始終相等,都比A小,所以C先滑動,A和B後同時滑動,故C錯誤,D正確.
故選:ABD.
知識點:專題三 力與物體的曲線運動
題型:多項選擇