Question

【題目】為了探究物體質量一定時加速度與力的關系，甲、乙兩同學設計了如圖所示的實驗裝置。其中M為小車的質量，m為砂和砂桶的質量，滑輪由鐵絲固定在車上，質量為m0=0.1kg。力傳感器可測出輕繩中的拉力F的大小，不計滑輪與輕繩之間的摩擦。

（1）實驗時，一定要進行的操作是____（填寫選項前字母）

A用天平測出砂和砂桶的質量

B.將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力

C.小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數

D.為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的質量m遠小于小車的質量M

（2）甲同學在實驗中得到如圖所示的一條紙帶(兩計數點間還有四個點沒有畫出)，已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據紙帶可求出小車在2號點時的速度為___m/s，小車的加速度為____m/s2；（結果保留三位有效數字）

（3）乙同學根據測量數據作出如圖所示的a—F圖線，該同學做實驗時存在的問題是____；

（4）乙同學改正實驗方案后，得到了如圖的a—F圖線。則小車的質量M為____。

Answer 1

【答案】BC 0.380m/s2 沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠 0.90kg

【解析】

(1)[1]AD.本題繩中拉力可以由力傳感器測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質量，也不需要使砂和砂桶的質量遠小于車的總質量，故AD錯誤；

B.實驗時需將長木板右端墊高，以平衡摩擦力，B正確；

C.實驗時，小車應靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，記錄傳感器的示數，故C正確。

(2)[2]兩計數點間還有四個點沒有畫出，相鄰計數點間的時間間隔

T=5×0.02s=0.1s

根據紙帶可求出小車在2號點時的速度

[3]根據△x=aT2，運用逐差法有：

=0.380m/s2

(3)[4]由圖像可知，當F不等于0，a仍等于0時，則其沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠。

(4)[5]由牛頓第二定律得：

則

a=

由圖像可知斜率

k=

則小車的質量為