Question

13．某实验小组想测量一个小车的质量，他们认为，根据牛顿第二定律，只要知道了做匀变速直线运动的小车受到合外力和加速度就可以算出小车的质量．于是他们设计了一个如图1所示的实验装置，图中的传感器可以精确显示细绳的拉力．请回答以下问题．

（1）实验装置需要对小车进行平衡摩擦，其目的是使细绳的拉力为小车做匀加速运动的合力．
（2）实验中传感器与所挂钩码的总质量m和小车质量M之间应满足的关系为D．
A．m＜M      B．m＜＜M      C．m＞M      D．无要求
（3）实验中传感器与所挂钩码的总质量为0.11kg，传感器示数为1.0N，实验中打点计时器所使用的电源频率为50Hz，图2中给出的是实验中获取的纸带的一部分：1、2、3、4、5是计数点，每相邻两个计数点间还有4个点未标出，由该纸带的测量数据可求得小车的加速度a=1.1m/s²，小车质量为0.91kg．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）实验中要保证绳子的拉力等于小车所受的合力，由于小车受到阻力作用，所以实验前需平衡摩擦力；
（2）本题中绳子的拉力可以由传感器直接读出，不需要用钩码的重力代替；
（3）根据△x=aT²求解加速度，根据牛顿第二定律求解小车质量．

解答 解：（1）实验装置需要对小车进行平衡摩擦，为了使小车所受的合力等于绳子的拉力；
（2）本题中绳子的拉力可以由传感器直接读出，不需要用钩码的重力代替，所以实验中传感器与所挂钩码的总质量m和小车质量M之间没有要求．
故选：D
（3）根据△x=aT²得：a=$\frac{{x}_{45}-{x}_{23}}{2{T}^{2}}=\frac{0.0475-0.0255}{0.02}=1.1m/{s}^{2}$
根据牛顿第二定律得：M=$\frac{F}{a}=\frac{mg}{a}=\frac{1}{1.1}=0.91kg$
故答案为：（1）合力；（2）D；（3）1.1，0.91

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及实验中的注意事项，掌握平衡摩擦力的方法，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解加速度．