摘要:4.7.1 功能原理 根据质点系动能定理 当质点系内有保守力作用和非保守力作用时.内力所做功又可分为 而由保守力做功特点知.保守力做功等于势能增量的负值.即 于是得到 用E表示势能与动能之和.称为系统机械能.结果得到 外力的功和非保守力内力所做功之和等于系统机械能的增量.这就是质点系的功能原理.可以得到(外力做正功使物体系机械能增加.而内部的非保守力作负功会使物体系的机械能减少). 功能原理适用于分析既有外力做功.又有内部非保守力做功的物体系.请看下题: 劲度系数为k的轻质弹簧水平放置.左端固定.右端连接一个质量为m的木块开始时木块静止平衡于某一位置.木块与水平面之间的动摩擦因数为.然后加一个水平向右的恒力作用于木块上.(1)要保证在任何情况下都能拉动木块.此恒力F不得小于多少?(2)用这个力F拉木块.当木块的速度再次为零时.弹簧可能的伸长量是多少? 题目告知“开始时木块静止平衡于某一位置 .并未指明确切的位置.也就是说木块在该位置时所受的静摩擦力和弹簧的形变量都不清楚.因此要考虑各种情况.如果弹簧自然伸展时.木块在O点.那么当木块在O点右方时.所受的弹簧的作用力向右.因为木块初始状态是静止的.所以弹簧的拉力不能大于木块所受的最大静摩擦力.要将木块向右拉动.还需要克服一个向左的静摩擦力.所以只要F≥2.即可保证在任何情况下都能拉动木块. 设物体的初始位置为.在向右的恒力F作用下.物体到x处的速度再次为零.在此过程中.外部有力F做功.内部有非保守力f做功.木块的动能增量为零.所以根据物体系的功能原理有 可得 因为木块一开始静止.所以要求 ≤≤ 可见.当木块再次静止时.弹簧可能的伸长是 ≤≤

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在“探究做功与速度变化的关系”实验中,常用的两种实验方案如图所示:甲通过重物提供牵引力,小车在牵引力作用下运动,用打点计时器测量小车的速度,定量计算牵引力所做的功,进而探究牵引力所做功与小车速度的关系;乙通过不同条数橡皮筋的作用下将小车弹出,用打点计时器测量小车的速度,进而探究橡皮筋对小车所做功与其速度的关系.

(1)针对这两种实验方案,以下说法正确的是
AC
AC

A.甲可以只打一条纸带研究,而乙必须打足够多条纸带才能研究
B.甲中需要平衡小车运动中受到的阻力,而乙中不需要平衡阻力
C.甲中小车质量必须远大于所挂重物的质量,而乙中小车质量没有特别的要求
D.乙方案中,换用2根同样的橡皮筋同一位置释放,橡皮筋所做的功与一根橡皮筋拉至伸长量为原来2倍橡皮筋所做的功是一样的
(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图所示,0、1、2…7为纸带上连续打出的点,打点计时器的电源频率为50Hz.根据这条纸带,可以判断他在实验中采用的方案是
(选填“甲”或“乙”),实验中小车失去外力后的速度为
1.75
1.75
m/s

(3)在做完上述实验后,某同学想利用实验甲的装置来实现完成“验证机械能守恒”的实验,请你评价下该同学能否实现实验目的,若能,请简要说明原理,若不能请说明理由?
不能.因为摩擦力对小车做功,小车和重物组成的系统机械能不守恒
不能.因为摩擦力对小车做功,小车和重物组成的系统机械能不守恒
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(1)(7分)利用如图甲所示装置探究动能定理,在固定斜面上有一质量为l kg的物块,后面固定一条穿过打点计时器的纸带。先接通电源,待打点稳定后,让物块从静止开始沿斜面匀加速下滑,得到一条如图乙所示的纸带。O点为打出的第二个点,ABCDEFG是计数点,每相邻两计数点间还有4个点未画出,各点间距如图所示,根据相关数据进行下列处理。(打点计时器的打点频率为50Hz,g =" 10" m/s2)


通过传感器测得物体所受的合外力是3.0 N。试完成下表:

O点到各点过程合力所做的功W/J
各点的动能Ek/J
OB
0.8838
B
0.8845
OC
1.3275
C
1.3276
OD

D
1.8634
OE
2.4858
E
2.4865
OF
3.1998
F

②根据①表中的数据,实验结论是                                  
(2)(6分)图1为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的IU关系曲线图。通过测量得到图1所示IU关系的完整曲线,已知电源电动势恒为9 V(内阻不计),滑动变阻器的阻值为0 – 100 Ω,电压表V的内阻约为2 kΩ,电流表A的内阻约为0.2 Ω,热敏电阻的符号为

①请在虚线框内画出实验电路原理图。
②由题中给出的电源、热敏电阻、电流表和定值电阻R1组成如图2所示电路,电流表读数为30 mA。由热敏电阻的IU关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为      V;电阻R1的阻值为       Ω

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