Question

5．某小組同學使用力矩盤驗證有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件，力矩盤上各同心圓的間距相等，為4cm．

（1）在A、B兩點分別用細線懸掛鉤碼，M、C兩點用彈簧秤連接后，力矩盤平衡（如圖1所示），已知每個鉤碼所受的重力為1N，彈簧秤示數(shù)的單位為N，請?zhí)顚懴铝袑嶒灁?shù)據(jù)表格中“第一次”實驗的數(shù)據(jù)：

	逆時針方向力矩之和（N•m）	順時針方向力矩之和（N•m）
第一次	0.4	0.36
第二次

（2）回顧整個實驗過程，他們發(fā)現(xiàn)操作完全正確，讀數(shù)和計算均無差錯，力矩盤與轉(zhuǎn)軸間的摩擦也足夠小，經(jīng)過討論，他們認為兩個方向力矩之和的差異是由于力矩盤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）為改進實驗，他們提出兩種方案：
方案一：在圖2中D點懸掛一個鉤碼，在之后的每次實驗中保持這個鉤碼的懸掛位置和個數(shù)不變，它產(chǎn)生的力矩就可以和力矩盤的重力矩抵消了．
方案二：在之后的每一次實驗中，都在順時針方向的力矩之和上加0.04N•m，就可以抵消重力矩產(chǎn)生的影響了．
你認為這兩種方案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針還是順時針，利用力矩公式分別計算即可；
（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，沿著逆時針方向的力矩有
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
順時針方向的力矩
M_順=M_B=F_B×L_B=3N×0.12m=0.36N•m
（2）由（1）數(shù)據(jù)可知逆時針力矩大于順時針力矩，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，重力矩會發(fā)生變化，所以每次實驗中在D點保持這個鉤碼的懸掛位置和個數(shù)不變，它產(chǎn)生的力矩還是不能和力矩盤的重力矩抵消，因此不可行；
方案二，由于懸掛鉤碼位置和大小不一樣時，逆時針力矩和順時針力矩的差值會隨著發(fā)生變化，因此都在順時針方向的力矩之和上加0.04N•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

點評 本題考查驗證有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件，其實就是驗證力矩平衡條件，了解實驗原理，清楚產(chǎn)生誤差的原因即可解答．