题目内容

12.如图所示,一水平平台可绕竖直轴转动,平台上有a、b、c三个物体,其质量之比为ma:mb:mc=2:1:1,它们到转轴的距离之比rA:rB:rC=1:1:2,与平台的最大静摩擦力均与其压力成正比,当平台转动的角速度逐渐增大时(  )
A.a先滑B.b先滑C.c先滑D.a、b、c同时滑

分析 a、b、c三个物体放在匀速转动的水平转台上,随转台做匀速圆周运动,由静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律分析物体受到的静摩擦力大小.当物体所受的静摩擦力达到最大值时开始滑动.根据产生离心运动的条件分析哪个物体先滑动.

解答 解:a、b、c三个物体的角速度相同,设角速度为ω,则三个物体受到的静摩擦力分别为
fa=maω2ra
fb=mbω2rb=$\frac{1}{2}$maω2ra
fc=mcω2rc=$\frac{1}{2}$maω2•2ra=maω2ra
所以物体a受到的摩擦力最大,物体b受到的摩擦力最小.
根据向心加速度a=ω2r,ω相同,c的半径r最大,则物体c的向心加速度最大.
三个物体受到的最大静摩擦力分别为:
fam=μmag,
fbm=μmbg=$\frac{1}{2}$μmag,
fcm=μmcg=$\frac{1}{2}$μmag.
转台转速加快时,角速度ω增大,三个受到的静摩擦力都增大,物体c的静摩擦力先达到最大值,最先滑动起来.故C正确,ABD错误.
故选:C

点评 解决本题的关键知道物块做圆周运动的向心力来源,比较静摩擦力和向心加速度时要抓住三个物体的角速度相等.

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