- 实验:传感器的应用
- 共123题
如图甲,质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移-时间(s-t)图象和速率-时间(v-t)图象,整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l、高度为h。(取重力加速度g=9.8 m/s2,结果可保留一位有效数字)。
(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度,A的v-t图线如图乙所示,从图线可得滑块A下滑时的加速度a=___________m/s2,摩擦力对滑块A运动的影响___________。(填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”)
(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变___________,可验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;通过改变___________,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系。
(3)将气垫导轨换成滑板,滑块A换成滑块A',给滑块A'一沿滑板向上的初速度,A'的s-t图线如图丙,图线不对称是由于___________造成的,通过图线可求得滑板的倾角θ=___________(用反三角函数表示),滑块与滑板间的动摩擦因数μ=___________。
正确答案
(1)6;不明显,可忽略
(2)斜面高度h;滑块A质量M及斜面高度h,且M、h不变
(3)滑动摩擦力;arcsin0.58(arcsin0.57~arcsin0.64);0.3(0.2-0.4都算对)
青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制。
光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0;照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭,黑天打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50 mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;电流小于50 mA时,3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA。
(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,画出电路原理图。
光敏电阻R1,符号
灯泡L,额定功率40 W,额定电压36 V,符号
保护电阻R2,符号
电磁开关,符号
蓄电池E,电压36 V,内阻很小;开关S,导线若干
(2)回答下列问题:
①如果励磁线圈的电阻为200Ω,励磁线圈允许加的最大电压为___________V,保护电阻R2的阻值范围是___________Ω;
②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通。为此,电磁开关内部结构应如何改造?请结合本题中电磁开关内部结构图说明。
答:______________________;
③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子。
答:______________________。
正确答案
(1)
(2)①20,160~520;②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当磁铁吸合铁片时,3、4之间接通;不吸合时,3、4之间断开;③电磁起重机
如图所示,A是浮子,B是金属触头,C为住宅楼房顶上的蓄水池,M是带水泵的电动机,D是弹簧,E是衔铁,F是电磁铁,S1、S2分别为触头开关,S为开关,J为电池。请利用上述材料,设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置。
(1)连接电路图;
(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替).
正确答案
(1)
(2)按图接好电路,合上开关S,水泵工作,水位升高,当浮子上升使B接触到S1时,左侧电路(控制电路)工作,电磁铁F有磁力,吸下衔铁E,使S2断开,电动机M不工作,停止注水,当水位下降使B与S1脱离,控制电路停止工作,F无磁性,D拉动E,使S2接通,M工作
某同学欲设计一个电路,自制一台电子秤,通过查阅资料发现电子秤的主要部件为一个压敏电阻,没有压力时阻值为20Ω,允许通过的最大电流为0.5A,现有下列器材:压敏电阻、质量为m0的砝码、电流表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于压敏电阻的受压面上)。请完成对该物体质量的测量。
A.直流电源:电动势约4.5V,内阻很小;
B.电流表A1:量程0~0.6A,内阻0.125Ω;
C.电流表A2:量程0~3.0A,内阻0.025Ω;
D.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
E.滑动变阻器R2:最大阻值50Ω;
F.开关、导线等。
(1)在可供选择的器材中,应该选用的电流表是__________,应该选用的滑动变阻器是____________。
(2)根据所选器材设计一个电路,用来描绘压敏电阻的电流随压力变化的关系图象,要求压敏电阻两端电压调节范围尽可能大,在方框中画出完成的测量电路,并根据设计的电路图连接实物图,如图所示;
(3)请说明具体的测量步骤。
正确答案
(1)A1;R1(2)
(3)①调节滑动变阻器,使通过压敏电阻的电流为某一数值;
②保持滑片位置不动,在压敏电阻上方放一砝码,读出此时电流表的示数;
③不断增加砝码个数,分别读出电流表对应的电流值;
④建立m-I坐标系,根据记录数据进行描点,用平滑的曲线连接,让尽可能多的点落在这条曲线上;
⑤根据物体放在压敏电阻上所对应的电流值,对应图象读出该物体的质量。
一些材料的电阻随温度的升高而变化。
(1)如图(甲)是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像,若用该电阻与电池(电动势E=1.5V,内阻不计)、电流表(量程为5mA、内阻不计)、电阻箱R′ 串联起来,连接成如图(乙)所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
①电流刻度较大处对应的温度刻度______________;(填“较大”或“较小”)
②若电阻箱阻值R′=150Ω,当电流为5mA时对应的温度数值为______________°C。
(2)某实验小组研究一白炽灯两端电压与电流的关系,得到了如下表所示的一组数据,并描绘出其I-U图线如图中(a)所示。
①由图线可看出该白炽灯的电阻随电压的增大而______________;(选填“增大”或“减小”)
②实验还用到了下列器材:直流电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关及导线若干。请在图(b)中以笔划线代替导线按实验要求将实物图补充完整。
正确答案
(1)①较小;②50
(2)①增大
②
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