Question

14．改進后的“研究有固定轉動軸物體平衡條件”的實驗裝置如圖所示，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）做這樣改進的優(yōu)點是BD
A．力傳感器既可測拉力又可測壓力
B．力傳感器測力時不受主觀判斷影響，精度較高
C．能消除轉軸摩擦引起的實驗誤差
D．保證力傳感器所受拉力方向不變
（2）某同學用該裝置做實驗，檢驗時發(fā)現盤停止轉動時G點始終在最低處，他仍用該盤做實驗．在對力傳感器進行調零后，用力傳感器將力矩盤的G點拉到圖示位置，此時力傳感器讀數為3N．再對力傳感器進行調零，然后懸掛鉤碼進行實驗．此方法能（選填“能”、“不能”）消除力矩盤偏心引起的實驗誤差．已知每個鉤碼所受重力為1N，力矩盤按圖示方式懸掛鉤碼后，力矩盤所受順時針方向的合力矩為0.7N•m．力傳感器的讀數為-0.5N．

Answer 1

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

解答 解：（1）A、彈簧可以測拉力和壓力，故A錯誤；
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：力傳感器測力時，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、不能消除轉軸摩擦力引起的誤差，故C錯誤；
故選：BD．
（2）某同學該裝置做實驗，檢驗時發(fā)現盤停止轉動時，他仍用該盤做實驗，在對力傳感器進行調零后，用力傳感器將力矩盤的G點拉到圖示位置，此時力傳感器讀數為3N，說明此時偏心的順時針力矩M₀=3×2×0.05N•m=0.3N•m；
再對力傳感器進行調零，這時就可以消除力矩盤的偏心引起實驗誤差，
力矩盤所受順時針方向合力矩M₁=2×1×0.05+2×1×3×0.05+0.3N•m=0.7N•m；
根據固定轉動軸物體平衡條件，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．

點評 本題考查力矩概念，掌握力矩平衡條件，重點是求“力矩盤所受到順時針方向合力矩”時，很容易忘掉“力矩盤偏心的力矩”．