一、圆周运动的动力学问题★★★☆☆☆
问题分析
(1)运动轨迹是圆且在水平面内;
(2)向心力的方向沿半径指向圆心;
(3)向心力来源:一个力或几个力的合力或某个力的分力。
如图,小物体m与圆盘保持相对静止,随盘一起做匀速圆周运动,则物体的受力情况是( )
A.受重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用
B.摩擦力的方向始终指向圆心O
C.重力和支持力是一对作用力和反作用力
D.摩擦力是使物体做匀速圆周运动的向心力
【解答】解:AD中、由于物体随盘一起做匀速圆周运动,做圆周运动的物体需要向心力,这个向心力是由静摩擦力提供,物体还受重力和竖直向上的支持力,故A错误,D正确.
B、因为物体做圆周运动的圆心在O点,是由摩擦力的方向始终指向圆心充当向心力,故B正确.
C、重力和支持力作用在同一个物体上,大小相等,方向相反,是一对平衡力,故C错误.
故选:BD
如图所示,a、b、c三物体放在旋转水平圆台上,它们与圆台间的动摩擦因数均相同.已知a的质量为2m,b和c的质量均为m,a、b离轴距离为R,c离轴距离为2R.当圆台转动时,三物体均没有打滑,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则( )
A.这时c的向心加速度最大
B.这时b物体受的摩擦力最小
C.若逐步增大圆台转速,c比b先滑动
D.若逐步增大圆台转速,b比a先滑动
【解答】解:A、a、b、c的角速度相等,根据a=rω2知,c的半径最大,则c的向心加速度最大.故A正确.
B、物体与圆盘一起做圆周运动,靠静摩擦力提供向心力,fa=2mRω2,fb=mRω2,fc=m•2Rω2,可知a、c所受的摩擦力相等且最大,b物体受的摩擦力最小.故B正确.
C、根据μmg=mrω2得,ω=,知c的半径最大,则c的临界角速度最小,则c最先滑动,a、b的临界角速度相等,则a、b一起滑动.故C正确,D错误.
故选:ABC.