- 信息化社会
- 共237题
借助运动传感器可用计算机测出物体运动的速度.如图所示,传感器系统由两个小盒子A、B组成,A盒装有红外线发射器和超声波发射器,它装在被测物体上,每隔0.3s可同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲;B盒装有红外线接收器和超声波接收器,B盒收到红外线脉冲时开始计时(红外线的传播时间可以忽略不计),收到超声波脉冲时计时停止.在某次测量中,B盒记录到的连续两个超声波脉冲所需的时间分别为0.15s和0.155s,请仔细阅读并准确理解上述提供的信息,
(1)简要分析 A盒运动方向是背离B盒还是靠近B盒?(声速取340m/s)
(2)该物体运动的速度为多少?
正确答案
(1)根据题意,得:B盒记录到的连续两个超声波脉冲所需的时间分别为0.15s和0.155s,时间变长,由s=vt知,s变大,故A盒运动方向是背离B盒
(2)有运动学公式s=vt,得s1=vt1=340×0.15=51m,s2=vt2=340×0155=52.7m
由△v==
得v=
=5.7m/s
答:(1)A盒运动方向是背离B盒,
(2)该物体运动的速度为5.7m/s.
(1)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件.现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整.已知常温下待测热敏电阻的阻值约4~5Ω.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其它备用的仪表和器具有:盛有热水的热水杯(图中未画出)、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1Ω)、直流电压表(内阻约5kΩ)、滑动变阻器(0~20Ω)、开关、导线若干.
①在图(a)的方框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小.
②根据电路图,在图(b)的实物图上连线.
③简要写出完成接线后的主要实验步骤
1)往保温杯中加入热水,稍等读出温度值.
2)______;
3)重复①,②测出不同温度下的数据.
4)______.
(2)广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器,是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的.在图甲中,电源的电动势E=9.0V,内电阻不可忽略;C为内阻不计的灵敏电流表;R0为保护电阻;R为热敏电阻,其电阻值与温度变化关系如图乙的R-t图象所示.则热敏电阻R与摄氏温度t的关系为R=______;闭合电键S,当R的温度等于40℃时,电流表示数I1=2.25mA,则当电流表的示数I2=3.6mA时,热敏电阻R的温度是______摄氏度.
正确答案
(1)①在研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线时,需要多测量数据,因此滑动变阻器采用分压接法,由于待测电阻的阻值较小,因此安培表需要外接,故原理图如下:
②根据原理图连接实物图如下所示:
③由题意可知,本实验是研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,故应测出温度及电流电压值;并多次实验;故实验的步骤应为:
a、往保温杯中加入一些热手,待温度稳定时读出温度计的值;
b、调节滑动变阻器,快速读出电流表和电压表的值;
c、重复以上步骤,测出不同温度下数据;
d、绘出不同温度下热敏电阻的伏安特性曲线;
故答案为:调节R,快速测出多组I,U值;绘出各温度下热敏电阻的伏安特性曲线.
(2)设热敏电阻的电阻值与温度关系表达式为:R=kt+R0
当t=40°C时,R=3.5kΩ,有
3.5=40k+R0 ①
当t=120°C时,R=2kΩ,有
2=120k+R0 ②
由①②解得
R=-1.875×10-2 t+4.25,
代入数据,可知当电流表的示数I2=3.6mA时,热敏电阻R的温度是120度.
故答案为:-1.875×10-2t+4.25,120.
在研究课上,王明和夏青两位同学分别设计了如甲,乙两图所示的电子秤.所用器材相同,电源电动势为E,内阻不计.可变电阻长为L,电阻为R.弹簧导电,劲度系数为K,其电阻不计.连接甲图中的电压表的导线可伸缩自由伸缩.不测量时指针P均在a处(如图中虚线所示).使电压表的示数与所称的重力对应便成为电子秤.
(1)不称重时,甲,乙两图中的电压表示数分别是多大?
(2)分别写出 对应于甲,乙两种设计,所称重力G与电压表的示数u以及E,K,L的关系式.
(3)比较甲,乙两个电路,哪一个比较好?为什么?
(4)设想两种设计的电子秤测重力时可能出现的问题(不必解答)
正确答案
(1)不测量时指针P均在a处(如图中虚线所示).此时甲图电压表直接短接了,故电压表示数为0,而乙图电压表直接接在电源两端,故电压表示数为电源电动势E.
(2)甲图:电压表的电压U=x,根据胡克定律得x=
,所以U=
•
,故G=
.
乙图:电压表的电压U=E-x,根据胡克定律得x=
,所以U=E-
•
,故G=
.
(3)甲好,重力与电压表示数成正比,表的刻度均匀,误差小.乙的重力与电压表示数不成正比,表的刻度不均匀,误差大.
(4)重力太小读不出; 重力太大超出量程.
答:(1)不称重时,甲,乙两图中的电压表示数分别是0、E.
(2)甲所称重力G与电压表的示数u以及E,K,L的关系式为:G=,乙为:G=
.
(3)甲设计的电路好,因为重力与电压表示数成正比,表的刻度均匀,误差小.乙的重力与电压表示数不成正比,表的刻度不均匀,误差大.
(4)两种设计的电子秤测重力时可能出现的问题:重力太小读不出; 重力太大超出量程.
光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用,其中就可用于街道路灯的自动控制开关.如图所示为模拟电路,其中A为光敏电阻,B为电磁继电器,C为照明电路,D为路灯.请连成正确的电路,达到日出灯熄,日落灯亮的效果.
正确答案
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:
(B)如图是用一个逻辑电路、电键S、安装在室外的光敏电阻R0、定值电阻R1和滑动变阻器R2组成的报警系统控制电路.该控制系统的功能是:工作日的晚上(光线较暗),报警系统自动开始工作;非工作日只要合上电键S,报警系统24小时都能工作(报警系统工作时,逻辑电路输出端为高电位).在两个虚线框内分别画上光敏电阻或定值电阻,并在实线框内标上门电路的符号,该门电路是______门电路.
正确答案
由题意可知:工作日的晚上(光线较暗),报警系统自动开始工作,光线不暗时不工作,所以滑动变阻器与光敏电阻相连;非工作日只要合上电键S,报警系统24小时都能工作,所以电建与定值电阻相连,两个条件有一个满足就工作,所以是或门.
电路图如图所示:
故答案为:或
有一种测量人的体重和身高的电子秤,其测体重部分的原理图如图中的虚线框所示,它主要由三部分构成:踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表A(实质是电流表).其中:
=11:2,压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示.
设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.5V.请回答:
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘多少毫安处?
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,此人的质量是多少?
(3)若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2,则该秤的最大称量值是多少?
正确答案
(1)读表格可知,当压力为0时,压力传感器的电阻为300Ω,则电路中的电流I1==
=0.0156A=15.6mA;
(2)当电流为20mA时,压力传感器的电阻为R2==
=234Ω,
分析表中的数据可以看出,压力随电阻的变化是线性的,设此时的压力为F2列比例关系有=
,解得,F2=110N.
设人的体重为G,根据杠杆的平衡条件得,F2•AO=G•BO
解得,G==110N×
=572N;
(3)传感器能承受的最大压力F′=pS=2×106Pa×2×10-4m2=400N,
设踏板上能称量的最大重力为G′,由杠杆的平衡条件得,F′•AO=G′•BO,则G′==400N×
=2200N.
答:(1)该秤零起点的刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处;
(2)这个人的体重是572N;
(3)该秤的最大称量值是2200N.
如图为握力器原理示意图,握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动,握力的大小可通过-定的换算关系由电流表的示数获得.当人紧握握力器时,如果握力越大,下列判断正确的有( )
正确答案
由图看出,握力越大,变阻器接入电路的电阻越小,外电路的总电阻越小,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中电流越大.故D正确.ABC错误.
故选D
某同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”,如图(a)所示,它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景.它的工作原理是:当光控开关接收到某种颜色光时,开关自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力,它的阻值变化引起电流变化达到一定值时,继电器的衔铁就被吸下,工作电路中的电控照相机就工作,拍摄违规车辆.光控开关未受到该种光照射就自动断开,衔铁不被吸引,工作电路中的指示灯发光.
(1)要记录违规闯红灯的情景,光控开关应在接收到______光(选填“红”、“绿”或“黄”)时自动闭合;
(2)已知控制电路电源电动势为6V,内阻为1Ω,继电器电阻为9Ω,当控制电路中电流大于0.06A时,衔铁会被吸引.则只有质量超过______kg的车辆违规时才会被记录.
正确答案
(1)据题,电控照相机要自动记录违规闯红灯的情景,所以要记录违规闯红灯的情景,光控开关应在接收到红光时自动闭合;
(2)根据欧姆定律I=
电路中的总电阻为:R总==
=100Ω
压敏电阻的阻值为:R=100Ω-10Ω=90Ω
查图可知,当R=90Ω时,压敏电阻所受的压力F=4000N,
根据G=mg得:m==
=400kg
故答案为:(1)红(2)400
如图所示为火警报警装置的部分电路,其中ε为电源,r为电源内阻,R2是半导体热敏电阻传感器,它的电阻阻值随温度升高而减小,R1、R3是定值电阻.a、b两端接报警器.当传感器R2所在处出现火险险情时,与险情出现前相比,a、b两端电压U______,电流表中的电流I______(选填“变大”、“变小”或“不变”).
正确答案
由题知,当传感器R2所在处出现火情时,R2减小,R2、R3并联电阻减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得知,干路电流I增大,路端电压减小,即a、b两端电压U变小;R2、R3并联电压U并=E-I(R1+r),I增大,E、R1、r均不变,则U并减小,通过R3电流减小,由于干路电流增大,则知电流表示数I变大.
故答案为:变小,变大
当光照射到光敏电阻上时,光敏电阻的阻值将______(选填“变大”、“变小”或“不变”).半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随温度升高而______(“减小”或“不变”)的特性制成的.
正确答案
光照射到光敏电阻上时,光敏电阻是半导体的,受到光的激发,会产生更多的自由电子,导电性增加,电阻变小;因为热敏电阻为半导体,所以表现的性能与金属导体很大差异,根据常识金属导体的电阻随温度变高而增大,而一般热敏电阻和金属导体相反.所以热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低.
故答案为:变小;减小.
扫码查看完整答案与解析