题目内容
【题目】根据生活经验可知，处于自然状态的水都是往低处流的，当水不再流动时，水面应该处于同一高度。将一桶水绕竖直固定中心轴以恒定的角速度转动，稳定时水面呈凹状，如图所示。这一现象可解释为，以桶为参考系，其中的水除受重力外，还受到一个与转轴垂直的“力”，其方向背离转轴，大小与到轴的垂直距离成正比。水面上的一个小水滴在该力作用下也具有一个对应的“势能”，在重力和该力的共同作用下，水面上相同质量的小水滴最终将具有相同的势能。根据以上信息，下列说法正确的是
A. 该“力”对水面上小水滴做功与路径有关
B. 小水滴沿水面向上移动时该“势能”增加
C. 水面上的小水滴受到重力和该“力”的合力一定与水滴所在水面垂直
D. 小水滴沿水面向上移动时重力势能的增加量大于该“势能”的减少量
【答案】C
【解析】
A项：由于该力做功与重力做功类似，所以该“力”对水面上小水滴做功与路径无关，故A错误；
B项：由于该“力”与转轴垂直，所以小水滴沿水面向上移动时该力的方向与位移方向夹角小于
，该力做正功，该“势能减小，故B错误；
C项：以桶为参考系，小水滴处于平衡状态，小水滴受重力，与转轴垂直且背离转轴的力，水面的支持力，由于水面的支持力方向与水面垂直，所以水面上的小水滴受到重力和该“力”的合力一定与水滴所在水面垂直，故C正确；
D项：由能量守恒可知，小水滴具有的重力势能和该力对应的势能之和不变，小水滴沿水面向上移动时重力势能增加，该势能减小，所以小水滴沿水面向上移动时重力势能的增加量等于该“势能”的减少量，故D错误。
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