高中物理選修二5.2簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置練習(xí)1（含答案）

魯科版（2019）高中物理（選擇）必修第二冊(cè)5.1簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置同步練習(xí)一、實(shí)驗(yàn)題1．某學(xué)生為了測(cè)量一個(gè)物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)，如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量：(1)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在虛線框中畫出完整的測(cè)量電路圖．(2)簡(jiǎn)要說明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m.二、解答題2．電磁繼電器在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，街道路燈自動(dòng)控制就是其應(yīng)用之一、模擬電路如圖所示，其中A為電磁繼電器，B為照明電路，C為路燈，D為光敏電阻（白天光照強(qiáng)時(shí)，電阻變??；夜晚光照弱時(shí)，電阻變得很大）。請(qǐng)你將電路連接完整，達(dá)到白天燈熄、夜晚燈亮的效果。（連線時(shí)導(dǎo)線不能交叉）3．溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨著溫度變化的特性來工作的。如圖（a）所示，電的電動(dòng)勢(shì)E=9.0V，內(nèi)阻不計(jì)；G為靈敏電流計(jì)，內(nèi)阻Rg保持不變；RT為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的變化關(guān)系如圖（b）所示。閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等20℃時(shí)，電流表示數(shù)I1=2mA；當(dāng)電流表的示I2=3.6mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是多少？4．電飯鍋的電路圖如圖所示。S1是一個(gè)溫控開關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到103℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開。S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)閉合；溫度高于80℃時(shí)，自動(dòng)斷開。紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈，定電阻R1=R2=500Ω，加熱電阻絲R3=50Ω，兩燈電阻不計(jì)。（1）分析電飯鍋的工作原理；（2）計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯鍋消耗的電功率之比。參考答案與試題解析1．(1)(2)；【解析】力電轉(zhuǎn)換器雖然是一個(gè)全新的儀器，但它與其他所有的測(cè)量?jī)x器一樣，要有一個(gè)“調(diào)零”的過程．仔細(xì)審題，題目中有很多重要的暗示，挖掘這些信息即是我們解決問題的關(guān)鍵．“測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U”“該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)”，所以輸出電壓U＝kmg，題目要求“力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大”，這就暗示我們滑動(dòng)變阻器必須使用分壓式，有了設(shè)計(jì)電路才可以進(jìn)行測(cè)量步驟；(1)設(shè)計(jì)電路如圖所示．(2)測(cè)量步驟如下：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零；②將質(zhì)量為m0的砝碼放在轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下輸出電壓U0；③將待測(cè)物體放在轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下輸出電壓U1；④因?yàn)閁0＝km0g、U1＝kmg，所以可求2．【解析】為了使照明電路白天斷開，就需要電磁鐵吸引銜鐵，電路中電流大。夜間電磁鐵磁性小，不吸引銜鐵。電路中電流的變化要通過電阻的變化來控制。所以要將光敏電阻與電磁鐵串聯(lián)在一起，以此來調(diào)節(jié)電路中的電流。故設(shè)計(jì)電路如圖3．120℃【解析】由題圖乙知，當(dāng)t1=20°C，熱敏電阻的阻值R1=4

kΩ；根據(jù)閉合電路歐姆定律得可解得Rg=0.5kΩ由閉合電路的歐姆定律得可解得R2=2kΩ合題圖乙得，熱敏電阻的溫度是t2=120°C4．（1）見解析；（2）12：1【解析】（1）電飯煲盛上食物后，接上電，S2自動(dòng)閉合，同時(shí)手動(dòng)閉合S1，這時(shí)黃燈被短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時(shí)，S2自動(dòng)斷開，S1仍閉合；當(dāng)溫度升高到103℃時(shí)，開關(guān)S1自動(dòng)斷開，這時(shí)飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于散熱，待溫度降至7