Question

如圖甲所示，在圓柱體上放一物塊P，圓柱體繞水平軸O緩慢轉動，從A轉至A′的過程，物塊與圓柱體保持相對靜止，從起始位置為出發點，則圖乙反映的可能是該過程中（　　）

A．重力勢能隨角度變化的規律

B．支持力隨時間變化的規律

C．摩擦力隨角度變化的規律

D．合外力隨時間變化的規律

Answer 1

分析：分別求出重力勢能、支持力、摩擦力和合力隨時間的變化規律，與乙圖進行對照，選出正確的選項．

解答：解：A、重力勢能E_P=mgh，規定O點為零勢能點，PO與豎直線間的夾角為θ，則有E_P=mgrcosθ．θ隨t先均勻增大，后均勻減小．故A正確．
B、圓柱體繞水平軸O緩慢轉動，物塊與圓柱體保持相對靜止，每一個位置均可看成平衡狀態，PO與豎直線間的夾角為θ，支持力N=mgcosθ，f=mgsinθ，合力為零，θ隨t先均勻增大，后均勻減小．所以B正確，C、D錯誤．
故選AB．

點評：圓柱體繞水平軸O緩慢轉動，知道每一個位置可以看成平衡狀態，會根據共點力平衡求出摩擦力、支持力、合力與θ角的關系，從而知道與時間t的關系．