Question

14．改进后的“研究有固定转动轴物体平衡条件”的实验装置如图所示，力传感器、定滑轮固定在横杆上，替代原装置中的弹簧秤．已知力矩盘上各同心圆的间距为5cm．
（1）（多选题）做这样改进的优点是BD
A．力传感器既可测拉力又可测压力
B．力传感器测力时不受主观判断影响，精度较高
C．能消除转轴摩擦引起的实验误差
D．保证力传感器所受拉力方向不变
（2）某同学用该装置做实验，检验时发现盘停止转动时G点始终在最低处，他仍用该盘做实验．在对力传感器进行调零后，用力传感器将力矩盘的G点拉到图示位置，此时力传感器读数为3N．再对力传感器进行调零，然后悬挂钩码进行实验．此方法能（选填“能”、“不能”）消除力矩盘偏心引起的实验误差．已知每个钩码所受重力为1N，力矩盘按图示方式悬挂钩码后，力矩盘所受顺时针方向的合力矩为0.7N•m．力传感器的读数为-0.5N．

Answer 1

分析 （1）根据弹簧可以拉伸与压缩，结合实验原理，及操作步骤，即可求解；
（2）根据力矩公式，结合力传感器读数，求得偏心的顺时针力矩，再消除力矩盘的偏心引起实验误差，求得力矩盘所受顺时针方向合力矩，从而根据平衡条件，即可求解．

解答 解：（1）A、弹簧可以测拉力和压力，故A错误；
B、力传感器，定滑轮固定在横杆上，替代原装置中的弹簧秤，主要好处是：力传感器测力时，不受主观判断影响，精确度高和保证力传感器所受拉力方向不变，故BD正确；
C、不能消除转轴摩擦力引起的误差，故C错误；
故选：BD．
（2）某同学该装置做实验，检验时发现盘停止转动时，他仍用该盘做实验，在对力传感器进行调零后，用力传感器将力矩盘的G点拉到图示位置，此时力传感器读数为3N，说明此时偏心的顺时针力矩M₀=3×2×0.05N•m=0.3N•m；
再对力传感器进行调零，这时就可以消除力矩盘的偏心引起实验误差，
力矩盘所受顺时针方向合力矩M₁=2×1×0.05+2×1×3×0.05+0.3N•m=0.7N•m；
根据固定转动轴物体平衡条件，则有：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；
故答案为：（1）BD；（2）能，0.7，-0.5．

点评 本题考查力矩概念，掌握力矩平衡条件，重点是求“力矩盘所受到顺时针方向合力矩”时，很容易忘掉“力矩盘偏心的力矩”．