高中物理选修二5.2简单的自动控制装置练习4（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．导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变时，其电阻值发生相应变化，这种现象称为应变电阻效应．图甲所示，用来称重的电子吊秤，就是利用了这个应变效应．电子吊秤实现称重的关键元件是拉力传感器．其工作原理是：挂钩上挂上重物，传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变（宏观上可认为形状不变），拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将所称物体重量变换为电信号．物理小组找到一根拉力敏感电阻丝RL，其阻值随拉力F变化的图象如图乙所示，小组按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”．电路中电电动势E＝3V，内阻r＝1Ω；灵敏毫安表量程为10mA，内阻Rg＝50Ω；R1是可变电阻器，A、B两接线柱等高且固定．现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其两端接在A、B两接线柱之间固定不动．通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力，现完成下列操作步骤：步骤a.滑环下不吊重物时，闭合开关调节可变电阻R1使毫安表指针满偏；步骤b.滑环下吊上已知重力的重物G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；步骤c.保持可变电阻R1接入电路电阻不变，读出此时毫安表示数I；步骤d.换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；步骤e：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘．（1）试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F＝____；（2）设RF图象斜率为k，试写出电流表示数I与待测重物重力G的表达式I＝___（用E、r、R1、Rg、R0、k、θ表示）；（3）若RF图象中R0＝100Ω，k＝0.5Ω／N，测得θ＝60°，毫安表指针半偏，则待测重物重力G=___N；（4）关于改装后的重力刻度盘，下列说法正确的是()A．重力零刻度线在电流表满刻度处，刻度线均匀B．重力零刻度线在电流表零刻度处，刻度线均匀C．重力零刻度线在电流表满刻度处，刻度线不均匀D．重力零刻度线在电流表零刻度处，刻度线不均匀（5）若电电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台“简易吊秤”称重前，进行了步骤a操作；则测量结果___（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．二、解答题2．如图所示，电阻，当开关S闭合时，电压表的示数为1V；当开关S断开时，电压表的示数为0.8V．求电的电动势和内阻．3．有两只额定电压都是110V的灯泡A和B，A的额定功率是100W，B的额定功率是40W，为了使它们接在220V的电路上能正常发光．（1）图中哪些连接方法能使两灯正常发光？（2）哪种连接方法最省电？请简要写出分析过程．4．你在生活中还见到过哪些用传感器控制电路的例子？它们的工作原理是什么？请将你的观察结果与同学交流。参考答案与试题解析1．

（1）；

（2）；

（3）600N；

（4）C；

(5)不变【解析】（1）对滑环受力分析，由平衡知识可知：2Fcosθ=G，解得；（2）由图乙可知：R=kF+R0；由丙电路可知：；（3）将R0＝100Ω，k＝0.5Ω／N，θ＝60°，I=Ig=5mA，E＝3V，内阻r＝1Ω，Rg＝50Ω带入可得G=600N；（4）当不挂重物时，电流计满篇，则重力零刻度线在电流表满刻度处，因G与I不是正比关系，则刻度线不均匀，故选C.（5）实验前进行了a操作，则，则当挂重物G时：，则I不变，对实验的结果无影响，测量结果不变.2．2.0V

【解析】S闭合时由得

①S断开时所以

②由①②两式可得．3．(1)图中甲、丁的连接方法能使两灯正常发光；(2)图甲连接的方法消耗的功率为200W，图丁消耗的功率为320W，故图甲的连接方法最省电．【解析】甲、由于额定电压都是110V，额定功率PA=100W、PB=40W，由此可知RA<RB，把灯泡B与电阻并联，会使并联的部分的电阻变小，可能使A与并联部分的电阻相同，所以A、B能同时正常发光，并且并联部分消耗的功率与A灯泡的功率相同，所以总功率的大小为200W，所以甲能正常发光，且消耗的总功率为200W；乙、由于灯泡要满足110V的额定电压，所以当A灯泡与电阻串联以后，再与B灯泡并联，而B灯泡的电压高于额定110V的电压，不能正常工作，故乙不能正常发光；丙、由于额定电压都是110V，额定功率PA=100W、PB=60W，由此可知RA<RB，把灯泡B与电阻并联，会使并联的部分的电阻更小，所以A、B的电压不会平分，A、B不会同时正常发光；丁、把A、B并联之后与电阻串连接入电路，当电阻的阻值与A、B并联的总的电阻相等时，A、B就可以正常发光，此时电阻消耗的功率为A、B灯泡功率的和，所以电路消耗的总的功率的大小为320W，故丁能正常发光，且消耗的功率为320W．答：（1）图中甲、丁的连接方法能使两灯正常发光；（2）图甲连接的方法消耗的功率为200W，图丁消耗的功率为320W，故图甲的连接方法最省电．4．见解析【解析】光敏电阻：光敏电阻能够把光照强度这个非电学量转换为电阻这个电学量；热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻和金属热