Question

14．改進(jìn)后的“研究有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，力傳感器、定滑輪固定在橫桿上，替代原裝置中的彈簧秤．已知力矩盤上各同心圓的間距為5cm．
（1）（多選題）做這樣改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是BD
A．力傳感器既可測(cè)拉力又可測(cè)壓力
B．力傳感器測(cè)力時(shí)不受主觀判斷影響，精度較高
C．能消除轉(zhuǎn)軸摩擦引起的實(shí)驗(yàn)誤差
D．保證力傳感器所受拉力方向不變
（2）某同學(xué)用該裝置做實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)G點(diǎn)始終在最低處，他仍用該盤做實(shí)驗(yàn)．在對(duì)力傳感器進(jìn)行調(diào)零后，用力傳感器將力矩盤的G點(diǎn)拉到圖示位置，此時(shí)力傳感器讀數(shù)為3N．再對(duì)力傳感器進(jìn)行調(diào)零，然后懸掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．此方法能（選填“能”、“不能”）消除力矩盤偏心引起的實(shí)驗(yàn)誤差．已知每個(gè)鉤碼所受重力為1N，力矩盤按圖示方式懸掛鉤碼后，力矩盤所受順時(shí)針方向的合力矩為0.7N•m．力傳感器的讀數(shù)為-0.5N．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)彈簧可以拉伸與壓縮，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，及操作步驟，即可求解；
（2）根據(jù)力矩公式，結(jié)合力傳感器讀數(shù)，求得偏心的順時(shí)針力矩，再消除力矩盤的偏心引起實(shí)驗(yàn)誤差，求得力矩盤所受順時(shí)針方向合力矩，從而根據(jù)平衡條件，即可求解．

解答 解：（1）A、彈簧可以測(cè)拉力和壓力，故A錯(cuò)誤；
B、力傳感器，定滑輪固定在橫桿上，替代原裝置中的彈簧秤，主要好處是：力傳感器測(cè)力時(shí)，不受主觀判斷影響，精確度高和保證力傳感器所受拉力方向不變，故BD正確；
C、不能消除轉(zhuǎn)軸摩擦力引起的誤差，故C錯(cuò)誤；
故選：BD．
（2）某同學(xué)該裝置做實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，他仍用該盤做實(shí)驗(yàn)，在對(duì)力傳感器進(jìn)行調(diào)零后，用力傳感器將力矩盤的G點(diǎn)拉到圖示位置，此時(shí)力傳感器讀數(shù)為3N，說明此時(shí)偏心的順時(shí)針力矩M₀=3×2×0.05N•m=0.3N•m；
再對(duì)力傳感器進(jìn)行調(diào)零，這時(shí)就可以消除力矩盤的偏心引起實(shí)驗(yàn)誤差，
力矩盤所受順時(shí)針方向合力矩M₁=2×1×0.05+2×1×3×0.05+0.3N•m=0.7N•m；
根據(jù)固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體平衡條件，則有：F×2×0.05+3×1×3×0.05-0.3=2×1×0.05-2×2×3×0.05-0.3；
解得：F=-0.5N；
故答案為：（1）BD；（2）能，0.7，-0.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查力矩概念，掌握力矩平衡條件，重點(diǎn)是求“力矩盤所受到順時(shí)針方向合力矩”時(shí)，很容易忘掉“力矩盤偏心的力矩”．