Question

如图甲所示，在圆柱体上放一物块P，圆柱体绕水平轴O缓慢转动，从A转至A′的过程，物块与圆柱体保持相对静止，从起始位置为出发点，则图乙反映的可能是该过程中（　　）

A．重力势能随角度变化的规律

B．支持力随时间变化的规律

C．摩擦力随角度变化的规律

D．合外力随时间变化的规律

Answer 1

分析：分别求出重力势能、支持力、摩擦力和合力随时间的变化规律，与乙图进行对照，选出正确的选项．

解答：解：A、重力势能E_P=mgh，规定O点为零势能点，PO与竖直线间的夹角为θ，则有E_P=mgrcosθ．θ随t先均匀增大，后均匀减小．故A正确．
B、圆柱体绕水平轴O缓慢转动，物块与圆柱体保持相对静止，每一个位置均可看成平衡状态，PO与竖直线间的夹角为θ，支持力N=mgcosθ，f=mgsinθ，合力为零，θ随t先均匀增大，后均匀减小．所以B正确，C、D错误．
故选AB．

点评：圆柱体绕水平轴O缓慢转动，知道每一个位置可以看成平衡状态，会根据共点力平衡求出摩擦力、支持力、合力与θ角的关系，从而知道与时间t的关系．