Question

5．某小組同學(xué)使用力矩盤(pán)驗(yàn)證有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件，力矩盤(pán)上各同心圓的間距相等，為4cm．

（1）在A、B兩點(diǎn)分別用細(xì)線懸掛鉤碼，M、C兩點(diǎn)用彈簧秤連接后，力矩盤(pán)平衡（如圖1所示），已知每個(gè)鉤碼所受的重力為1N，彈簧秤示數(shù)的單位為N，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格中“第一次”實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)：

	逆時(shí)針?lè)较蛄�矩之和（N•m）	順時(shí)針?lè)较蛄�矩之和（N•m）
第一次	0.4	0.36
第二次

（2）回顧整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，他們發(fā)現(xiàn)操作完全正確，讀數(shù)和計(jì)算均無(wú)差錯(cuò)，力矩盤(pán)與轉(zhuǎn)軸間的摩擦也足夠小，經(jīng)過(guò)討論，他們認(rèn)為兩個(gè)方向力矩之和的差異是由于力矩盤(pán)的重心不在圓心造成的．根據(jù)（1）中的數(shù)據(jù)，可以判定力矩盤(pán)的重心可能在CD（多選）
（A）圓心的左上方（B）圓心的左下方
（C）圓心的右上方（D）圓心的右側(cè)，與圓心同高
（3）為改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，他們提出兩種方案：
方案一：在圖2中D點(diǎn)懸掛一個(gè)鉤碼，在之后的每次實(shí)驗(yàn)中保持這個(gè)鉤碼的懸掛位置和個(gè)數(shù)不變，它產(chǎn)生的力矩就可以和力矩盤(pán)的重力矩抵消了．
方案二：在之后的每一次實(shí)驗(yàn)中，都在順時(shí)針?lè)较虻牧�矩之和上�?.04N•m，就可以抵消重力矩產(chǎn)生的影響了．
你認(rèn)為這兩種方案B
（A）都可行（B）都不可行（C）方案一可行（D）方案二可行．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)右手螺旋定則判斷出力矩是逆時(shí)針還是順時(shí)針，利用力矩公式分別計(jì)算即可；
（2）根據(jù)（1）的數(shù)據(jù)分析，判斷出重心的大概位置；
（3）分別分析兩種方案是否能抵消重力力矩的影響．

解答 解：（1）由右手螺旋定則可知，沿著逆時(shí)針?lè)较虻牧�矩�?br />M_A=F_A×L_A=1N×0.16m=0.16N•m
M_C=F_C×L_C=3N×0.08m=0.24N•m
故M_逆=M_A+M_C=0.4N•m
順時(shí)針?lè)较虻牧��?br />M_順=M_B=F_B×L_B=3N×0.12m=0.36N•m
（2）由（1）數(shù)據(jù)可知逆時(shí)針力矩大于順時(shí)針力矩，則重心必然在圓心的右側(cè)才能保持平衡，故選CD；
（3）方案一由于懸掛砝碼的位置不一樣的話，重力矩會(huì)發(fā)生變化，所以每次實(shí)驗(yàn)中在D點(diǎn)保持這個(gè)鉤碼的懸掛位置和個(gè)數(shù)不變，它產(chǎn)生的力矩還是不能和力矩盤(pán)的重力矩抵消，因此不可行；
方案二，由于懸掛鉤碼位置和大小不一樣時(shí)，逆時(shí)針力矩和順時(shí)針力矩的差值會(huì)隨著發(fā)生變化，因此都在順時(shí)針?lè)较虻牧�矩之和上�?.04N•m，還是不能抵消重力矩產(chǎn)生的影響．
故答案為：（1）（1）0.4，0.36；    （2）CD；   （3）B

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件，其實(shí)就是驗(yàn)證力矩平衡條件，了解實(shí)驗(yàn)原理，清楚產(chǎn)生誤差的原因即可解答．