(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:
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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;
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(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
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(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)