高中物理选修二5.2简单的自动控制装置练习1（含答案）

鲁科版（2019）高中物理（选择）必修第二册5.1简单的自动控制装置同步练习一、实验题1．某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.请完成对该物体质量的测量：(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使调节范围尽可能大，在虚线框中画出完整的测量电路图．(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m.二、解答题2．电磁继电器在各种自动化装置中有很多应用，街道路灯自动控制就是其应用之一、模拟电路如图所示，其中A为电磁继电器，B为照明电路，C为路灯，D为光敏电阻（白天光照强时，电阻变小；夜晚光照弱时，电阻变得很大）。请你将电路连接完整，达到白天灯熄、夜晚灯亮的效果。（连线时导线不能交叉）3．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随着温度变化的特性来工作的。如图（a）所示，电的电动势E=9.0V，内阻不计；G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；RT为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图（b）所示。闭合开关S，当R的温度等20℃时，电流表示数I1=2mA；当电流表的示I2=3.6mA时，热敏电阻的温度是多少？4．电饭锅的电路图如图所示。S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到103℃时，会自动断开。S2是一个自动温控开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时，自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，定电阻R1=R2=500Ω，加热电阻丝R3=50Ω，两灯电阻不计。（1）分析电饭锅的工作原理；（2）计算加热和保温两种状态下，电饭锅消耗的电功率之比。参考答案与试题解析1．(1)(2)；【解析】力电转换器虽然是一个全新的仪器，但它与其他所有的测量仪器一样，要有一个“调零”的过程．仔细审题，题目中有很多重要的暗示，挖掘这些信息即是我们解决问题的关键．“测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U”“该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)”，所以输出电压U＝kmg，题目要求“力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大”，这就暗示我们滑动变阻器必须使用分压式，有了设计电路才可以进行测量步骤；(1)设计电路如图所示．(2)测量步骤如下：①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；②将质量为m0的砝码放在转换器的受压面上，记下输出电压U0；③将待测物体放在转换器的受压面上，记下输出电压U1；④因为U0＝km0g、U1＝kmg，所以可求2．【解析】为了使照明电路白天断开，就需要电磁铁吸引衔铁，电路中电流大。夜间电磁铁磁性小，不吸引衔铁。电路中电流的变化要通过电阻的变化来控制。所以要将光敏电阻与电磁铁串联在一起，以此来调节电路中的电流。故设计电路如图3．120℃【解析】由题图乙知，当t1=20°C，热敏电阻的阻值R1=4

kΩ；根据闭合电路欧姆定律得可解得Rg=0.5kΩ由闭合电路的欧姆定律得可解得R2=2kΩ合题图乙得，热敏电阻的温度是t2=120°C4．（1）见解析；（2）12：1【解析】（1）电饭煲盛上食物后，接上电，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合；当温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至7