题目内容

15.如图所示,粗糙斜面与竖直方向保持一定夹角,三个相同物块a、b、c在斜面上的A、B、C三点,随斜面一起绕过最低点O的竖直轴以角速度ω0匀速转动,b恰好不受斜面摩擦力作用,且a、b、c均相对斜面保持静止,则以下判断正确的是(  )
A.a、b、c所受斜面的支持力大小相等
B.a受沿斜面向上的摩擦力,c受沿斜面向下的摩擦力
C.若斜面匀速转动的角速度小于ω0,则a可能不受摩擦力作用
D.若斜面匀速转动的角速度小于ω0,则c可能不受摩擦力作用

分析 先根据向心力公式判断abc三个物体所需向心力的大小,b恰好不受摩擦力,由重力和支持力的合力提供向心力,从而判断ac的摩擦力方向,若斜面匀速转动的角速度小于ω0,则a、c所需要的向心力更小,进而判断摩擦力情况即可.

解答 解:根据向心力公式得:${F}_{n}=m{{ω}_{0}}^{2}r$,根据图象可知,c的半径最大,c需要的向心力最大,a的半径最小,a需要的向心力最小,b恰好不受摩擦力,由重力和支持力的合力提供向心力,则a受到沿斜面向上的摩擦力,c受到沿斜面向下的摩擦力,对ABC三个物块进行受力分析,如图所示:
A、进行正交分解可知,a、b、c所受斜面的支持力都等于重力垂直于斜面方向测分量,相等,故A正确;
B、由上述分析可知,a受到沿斜面向上的摩擦力,c受到沿斜面向下的摩擦力,故B正确;
C、若斜面匀速转动的角速度小于ω0,则a所需要的向心力更小,则a受到的摩擦力更大,不可能不受摩擦力,故C错误;
D、若斜面匀速转动的角速度小于ω0,则a所需要的向心力更小,则摩擦力变小,当重力和支持力的合力提供向心力时,摩擦力为零,故D正确.
故选:ABD

点评 本题的关键是正确对物体进行受力分析,找出向心力的来源,难度适中.

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