Question

某小组同学使用力矩盘验证有固定转动轴物体的平衡条件，力矩盘上各同心圆的间距相等，为4cm．

（1）在A、B两点分别用细线悬挂钩码，M、C两点用弹簧秤连接后，力矩盘平衡（如图1所示），已知每个钩码所受的重力为1N，弹簧秤示数的单位为N，请填写下列实验数据表格中“第一次”实验的数据：

	逆时针方向力矩之和（N•m）	顺时针方向力矩之和（N•m）
第一次
第二次

（2）回顾整个实验过程，他们发现操作完全正确，读数和计算均无差错，力矩盘与转轴间的摩擦也足够小，经过讨论，他们认为两个方向力矩之和的差异是由于力矩盘的重心不在圆心造成的．根据（1）中的数据，可以判定力矩盘的重心可能在      （多选）

A.圆心的左上方             B.圆心的左下方

C.圆心的右上方             D.圆心的右侧，与圆心同高

（3）为改进实验，他们提出两种方案：

方案一：在图2中D点悬挂一个钩码，在之后的每次实验中保持这个钩码的悬挂位置和个数不变，它产生的力矩就可以和力矩盘的重力矩抵消了．

方案二：在之后的每一次实验中，都在顺时针方向的力矩之和上加0.04N•m，就可以抵消重力矩产生的影响了．

你认为这两种方案

A.都可行B.都不可行C.方案一可行D.方案二可行．

Answer

（1）（1）0.4，0.36； （2）CD； （3）B

【解析】

试题分析：（1）根据右手螺旋定则判断出力矩是逆时针还是顺时针，利用力矩公式分别计算即可；

（2）根据（1）的数据分析，判断出重心的大概位置；

（3）分别分析两种方案是否能抵消重力力矩的影响．

【解析】
（1）由右手螺旋定则可知，沿着逆时针方向的力矩有

MA=FA×LA=1N×0.16m=0.16N•m

MC=FC×LC=3N×0.08m=0.24N•m

故M逆=MA+MC=0.4N•m

顺时针方向的力矩

M顺=MB=FB×LB=3N×0.12m=0.36N•m

（2）由（1）数据可知逆时针力矩大于顺时针力矩，则重心必然在圆心的右侧才能保持平衡，故选CD；

（3）方案一由于悬挂砝码的位置不一样的话，重力矩会发生变化，所以每次实验中在D点保持这个钩码的悬挂位置和个数不变，它产生的力矩还是不能和力矩盘的重力矩抵消，因此不可行；

方案二，由于悬挂钩码位置和大小不一样时，逆时针力矩和顺时针力矩的差值会随着发生变化，因此都在顺时针方向的力矩之和上加0.04N•m，还是不能抵消重力矩产生的影响．

故答案为：（1）（1）0.4，0.36； （2）CD； （3）B

【点评】本题考查验证有固定转动轴物体的平衡条件，其实就是验证力矩平衡条件，了解实验原理，清楚产生误差的原因即可解答．