如图, A、B、C、D 四个可视为质点的小物体放置在匀速转动的水平转盘上,与转轴的距离分别为 4r、2r、2r、r,A、C 位于圆盘的边缘处。两转盘边缘相切,靠摩擦传递动力。转盘与转盘之间、物体与盘面之间均未发生相对滑动。则向心加速度最大的物体是
A . A B . B C . C D . D
C
【解析】
两个轮子属于齿轮传送,它们的边缘具有相等的线速度,由 得出它们的角速度的大小关系,再结合向心加速度的表达式比较即可 ;
【详解】
设左侧的轮子是 M ,右侧的轮子是 N ,由于两个轮子属于齿轮传送,它们的边缘具有相等的线速度,得: ,即:
由题可知, , ,结合 ,得: 可知:
B 与 A 属于同轴转动,所以: ;
D 与 C 属于同轴转动,所以: 。
由向心加速度的表达式:
由: 可知, A 比 B 的半径大,所以 A 的向心加速度大于 B 的向心加速度;
C 的半径比 D 大,所以 C 的向心加速度大于 D 的向心加速度。
由 可知, C 比 A 的角速度大,所以 C 的向心加速度大于 A 的向心加速度;
所以 C 的向心加速度最大,故选项 C 正确,选项 ABD 错误。
【点睛】
解决本题的关键抓住齿轮传送,它们的边缘具有相等的线速度 , 共轴转动,角速度相等,然后根据向心加速度公式进行分析即可。
向心加速度的定义:
描述线速度方向变化的快慢,大小,方向总是指向圆心,但时刻在变化,是一个变加速度。
向心加速度的特性:
切向加速度,作用是改变速度的大小,法向加速度
所以,当只有法向加速度的时候,物体将做匀速圆周运动。
知识拓展:
向心力,可以是几个力的合力,也可以是某个力的一个分力;既可能是重力、弹力、摩擦力,也可能是电场力、磁场力或其他性质的力。如果物体做匀速圆周运动,则所受合力一定全部用来提供向心力。
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