12.如圖所示,一水平平臺可繞豎直軸轉動,平臺上有a、b、c三個物體,其質量之比為ma:mb:mc=2:1:1,它們到轉軸的距離之比rA:rB:rC=1:1:2,與平臺的最大靜摩擦力均與其壓力成正比,當平臺轉動的角速度逐漸增大時( 。
A.a先滑B.b先滑C.c先滑D.a、b、c同時滑

分析 a、b、c三個物體放在勻速轉動的水平轉臺上,隨轉臺做勻速圓周運動,由靜摩擦力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律分析物體受到的靜摩擦力大。斘矬w所受的靜摩擦力達到最大值時開始滑動.根據(jù)產(chǎn)生離心運動的條件分析哪個物體先滑動.

解答 解:a、b、c三個物體的角速度相同,設角速度為ω,則三個物體受到的靜摩擦力分別為
fa=maω2ra,
fb=mbω2rb=$\frac{1}{2}$maω2ra
fc=mcω2rc=$\frac{1}{2}$maω2•2ra=maω2ra
所以物體a受到的摩擦力最大,物體b受到的摩擦力最小.
根據(jù)向心加速度a=ω2r,ω相同,c的半徑r最大,則物體c的向心加速度最大.
三個物體受到的最大靜摩擦力分別為:
fam=μmag,
fbm=μmbg=$\frac{1}{2}$μmag,
fcm=μmcg=$\frac{1}{2}$μmag.
轉臺轉速加快時,角速度ω增大,三個受到的靜摩擦力都增大,物體c的靜摩擦力先達到最大值,最先滑動起來.故C正確,ABD錯誤.
故選:C

點評 解決本題的關鍵知道物塊做圓周運動的向心力來源,比較靜摩擦力和向心加速度時要抓住三個物體的角速度相等.

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A.地面對B的支持力最終大于(M+m)g
B.A所受摩擦力方向會發(fā)生改變
C.A對B壓力的最小值為$\frac{{\sqrt{3}}}{2}$mg,最大值為$\frac{{3\sqrt{3}}}{4}$mg
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