题目内容
A、B、C三个物体放在旋转圆台上,都没有滑动,如图所示.静摩擦因素均为μ,A的质量为2m,B、C的质量均为m,A、B离轴为R,C离轴为2R.当圆台旋转时,下列说法错误的是( )
分析:当圆台旋转时,三个物体都做匀速圆周运动,由静摩擦力提供向心力.先对三个物体进行运动分析与受力分析,找出向心力来源,根据向心力公式求出摩擦力,再求出物体受最大静摩擦力时的临界角速度.结合离心运动的条件分析.
解答:
解:A、B三个物体都做匀速圆周运动,静摩擦力提供向心力,则静摩擦力指向圆心.
对任意一个受力分析,如图,支持力与重力平衡,则
F合=f=F向
由于a、b、c三个物体共轴转动,角速度ω相等,
根据题意,rc=2ra=2rb=2R
由向心力公式F向=mω2r,得三物体所受的静摩擦力大小分别为:
fA=2mω2R
fB=mω2R
fC=mω2(2R)=2mω2R,所以B的静摩擦力最小.
三个物体的向心加速度分别为:
aA=ω2R,aB=ω2R,aC=mω2(2R)=2ω2R,所以C物的向心加速度最大.故A、B正确;
C、当圆台转速逐渐增加时,A受到的静摩擦力应有切向的分力,还有径向的分力,所以静摩擦力不指向圆台的转轴,故C错误.
D、对任意一物体,由于摩擦力提供向心力,有μmg=mω2r
当ω变大时,所需要的向心力也变大,当达到最大静摩擦力时,物体开始滑动,
当转速增加时,A、C所需向心力同步增加,且保持相等,由最大静摩擦力公式fm=μmg知,C的最大静摩擦力小,C比A先滑动.故D正确;
本题选错误的,故选:C.
![](http://thumb.zyjl.cn/pic3/upload/images/201203/26/374ec3a0.png)
对任意一个受力分析,如图,支持力与重力平衡,则
F合=f=F向
由于a、b、c三个物体共轴转动,角速度ω相等,
根据题意,rc=2ra=2rb=2R
由向心力公式F向=mω2r,得三物体所受的静摩擦力大小分别为:
fA=2mω2R
fB=mω2R
fC=mω2(2R)=2mω2R,所以B的静摩擦力最小.
三个物体的向心加速度分别为:
aA=ω2R,aB=ω2R,aC=mω2(2R)=2ω2R,所以C物的向心加速度最大.故A、B正确;
C、当圆台转速逐渐增加时,A受到的静摩擦力应有切向的分力,还有径向的分力,所以静摩擦力不指向圆台的转轴,故C错误.
D、对任意一物体,由于摩擦力提供向心力,有μmg=mω2r
当ω变大时,所需要的向心力也变大,当达到最大静摩擦力时,物体开始滑动,
当转速增加时,A、C所需向心力同步增加,且保持相等,由最大静摩擦力公式fm=μmg知,C的最大静摩擦力小,C比A先滑动.故D正确;
本题选错误的,故选:C.
点评:本题可从三个物体中选择任意一个物体,建立物理模型后分析比较,而不需要对三个物体分别分析.
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