(6分)
气垫导轨工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,故滑块运动时受到的阻力大大减小,可以忽略不计。为了探究做功与物体动能之间的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻弹簧相接,弹簧另一端固定在气垫导轨的一端,将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图1),使弹簧处于自然状态时,滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置,与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间。实验步骤如下:
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d;
②在气垫导轨上适当位置标记一点A(图中未标出,AP间距离远大于d),将滑块从A点由静止释放.由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t;
③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v;
④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③,记录弹簧劲度系数及相应的速度v,如下表所示:
| 弹簧劲度系数 | k | 2k | 3k | 4k | 5k | 6k |
| v (m/s) | 0.71 | 1.00 | 1.22 | 1.41 | 1.58 | 1.73 |
| v2 (m2/s2) | 0.50 | 1.00 | 1.49 | 1.99 | 2.49 | 2.99 |
| v3 (m3/s3) | 0.36 | 1.00 | 1.82 | 2.80 | 3.94 | 5.18 |
(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图2所示,读得d= m;
(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式v= ;
(3)已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中,弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比,根据表中记录的数据,可得出合力对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度v的关系是 。
(9分)
现代化养鸡场使用孵化室来孵化小鸡,为使孵化室保持适当的温度,可采用触发开关控制加热系统,如图所示。触发开关可采用热敏电阻来控制其1、2两端所加电压,当1、2两端所加电压上升至8.0V时,触发开关自动启动加热系统,当1、2两端所加电压下降至7.0V时,触发开关自动切断加热系统。请利用下列器材设计一个孵化室内的控制电路,给1、2两端提供电压(不考虑触发开关对所设计电路的影响)。提供的器材如下:
| 温度(℃) | 30.0 | 32.0 | 34.0 | 36.0 | 38.0 | 40.0 | 42.0 | 44.0 | 46.0 | 48.0 |
| 电阻(kΩ) | 54.2 | 39.8 | 30.6 | 24.7 | 20.0 | 17.1 | 15.0 | 13.2 | 11.6 | 10.5 |
A.热敏电阻Rt,其阻值随温度的升高而减小,其不同温度下的阻值如下表:
B.恒压电源E;
C.定值电阻R0;
D.开关S及导线若干
(1)在图中的虚线框内完成控制电路原理图,并在图中标上热敏电阻和定值电阻的符号。
(2)孵化小鸡时孵化室的温度应保持在38℃至42℃的范围,若要达到这一设计要求,电源输出电压应为U= V,定值电阻应为R0= kΩ。(结果保留两位有效数字)