Question

为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置。其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的质量，滑轮由铁丝固定在车上，质量为m₀=0.1kg。力传感器可测出轻绳中的拉力F的大小，不计滑轮与轻绳之间的摩擦。

（1）实验时，一定要进行的操作是____（填写选项前字母）

A用天平测出砂和砂桶的质量

B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

C.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数

D.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车在2号点时的速度为___m/s，小车的加速度为____m/s²；（结果保留三位有效数字）

（3）乙同学根据测量数据作出如图所示的a—F图线，该同学做实验时存在的问题是____；

（4）乙同学改正实验方案后，得到了如图的a—F图线。则小车的质量M为____。

Answer

BC 0.380m/s2 没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够 0.90kg

【解析】

(1)[1]AD.本题绳中拉力可以由力传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也不需要使砂和砂桶的质量远小于车的总质量，故AD错误；

B.实验时需将长木板右端垫高，以平衡摩擦力，B正确；

C.实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，记录传感器的示数，故C正确。

(2)[2]两计数点间还有四个点没有画出，相邻计数点间的时间间隔

T=5×0.02s=0.1s

根据纸带可求出小车在2号点时的速度

[3]根据△x=aT2，运用逐差法有：

=0.380m/s2

(3)[4]由图像可知，当F不等于0，a仍等于0时，则其没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。

(4)[5]由牛顿第二定律得：

则

a=

由图像可知斜率

k=

则小车的质量为