- 电磁波及其应用
- 共2372题
某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k=120 N/m，自然长度10=1m弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的。迎风板面积s=0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向，电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连，迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好，定值电阻R=1.0Ω，电源的电动势E=12 V，内阻r=0.5Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1=9.0 V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U2=6.0V（电压表可看作理想表）。求：
（1）金属杆单位长度的电阻；
（2）此时作用在迎风板上的风力。
正确答案
解：设无风时金属杆接人电路的电阻为R1，风吹时接入电路的电阻为R2，由题意得
（1）无风时：
所以金属杆单位长度的电阻
（2）有风时：
此时，弹簧长度
压缩量
由平衡得此时风力：
在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量，如图所示为电子秤的原理图，托盘和弹簧的电阻与质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表示数为零。滑动变阻器的总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想表，当长盘上放上某物体时，电压表的示数为U，求此时称量物体的质量。
正确答案
解：设托盘上放上质量为m的物体时，弹簧的压缩量为x，由题设知：
由全电路欧姆定律知：
联立①②③求解得
如图所示是某路灯的光传感电路原理图，当光敏电阻RG受到光照时，阻值____________（填“变大”、“变小”），非门输入端A出现____________电平，输出端Y出现____________电平（填“高”或“低”），发光二极管LED反向截止，____________发光（填“能”或“不能”），当把光遮住时，RG阻值增大，输入端A出现____________电平，Y端是____________电平（填“高”或“低”），二极管正向导通____________发光（填“能”或“不能”）。
正确答案
变小，低，高，不能，高，低，能
如图所示是测定液面高度h的电容式传感器，在导电芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导电芯和导电液体构成电容器的两个极。测出电容器电容的变化，就可以知道h的变化情况，说明其原理。
正确答案
电容器的电容与两极板的正对面积S、极板间距d、介电常数ε有关，这三个因素中只要改变任何一个因素，就能改变电容C。由题意可知，导电芯和导电液体组成的电容器，板间距和介电常数不能再改变，唯一能改变的就是两板的正对面积，电容与正对面积成正比，如果h上升，相当于增大正对面积，从而导致电容C的增大，因此通过测定电容C的增大或减小，便可推知h增大或减小。
如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性设计一个自动光控电路。
正确答案
由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示：
控制过程是：当有光照射时，流过光敏电阻的电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合使两个常闭触点断开；当无光照时，流过光敏电阻的电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个常闭触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。
图甲是某研究性学习小组自制的电子秤原理图，利用电压表的示数来指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当盘中没有放物体时，电压表示数为零。设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，若不计一切摩擦和其他阻力。
（1）试推出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式。
（2）由（1）计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于进行刻度，为了使电压表示数与待测质量成正比，请你利用原有器材在该小组研究的基础上进行改进， 在图乙的基础上完成改进后的电路图，并推出电压表示数Ux与待测物体质量m的关系式。
正确答案
解：（1）设变阻器的上端到滑动端的长度为x，根据题意得，
mg=kx，Rx=xR/L，
联立求解，得
（2）电路图如图，mg=kx，Rx=xR/L，
则
传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示，图乙是用热敏电阻R1。作为传感器制作的简单自动报警器线路图。则：
（1）为了使温度过高时报警器铃响，开关（报警前）应接在________(填“a”或“b”)
（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P点向_________移动(填“左”或“右”)。
正确答案
（1）a
（2）左
把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源连成电路如甲图所示，制成光电报警装置。当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。
①光敏电阻：光敏电阻受光照后，阻值会变小；
②干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图乙所示。当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下回复到分离状态。
电路已经连接一部分，请将电路完整连接好。
正确答案
光敏电阻是由半导体材料制成的，受到光照射时，其导电性能显著增强。将其与电磁继电器组合，就可用来自动控制街道路灯的开与关。图中所示是自动控制路灯的工作原理图，当光照暗到一定程度时，路灯能点亮。电阻R1、R2之一为光敏电阻，另一为定值电阻。当放大电路的输入a端电压升高至某一值时，使经过继电器J的电流增大到受继电器J控制的电键S闭合，路灯就点亮。则____________是光敏电阻，若要提高电路的灵敏度，则应____________（增大或减小）定值电阻的阻值。
正确答案
R2，减小
某同学设计了一路灯控制电路如图所示，光照射光敏电阻Rc时，其阻值变小。设白天时继电器两端电压为U1，夜晚时为U2，它们的大小关系是________。现要使路灯比平时早一 些亮起来，应如何调节R1________。
正确答案
U1＜U2；滑片向上滑，使R1阻值变小
如图所示，图甲为热敏电阻 R-t 图象，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组成的一个简单恒温箱控制电路，继电器线圈的电阻为 150Ω．当线圈中的电流大于或等于 20mA时，继电器的衔铁被吸合．继电器线圈供电的电池电动势E=6V，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热的电源．
（1）应该把恒温箱内的加热器接在 A、B 端还是 C、D 端？
（2）如果要使恒温箱内的温度保持 150℃，可变电阻 R′的值应调节为多少？
正确答案
（1）当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，
此时继电器的衔铁与AB部分连接，
此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，
所以该把恒温箱内的加热器接在A、B 端．
（2）当温度达到150℃时，加热电路就要断开，
此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20mA，
根据闭合电路欧姆定律可得，
I=
即0.02=
解得 R′=120Ω
答：（1）应将加热器接在A、B端；
（2）可变电阻 R′的值应调节为120Ω．
如图所示，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．3个电阻采用如图（a）方式接在ε=8V、r=1Ω的电源上．现利用电压传感器（相当于电压表）和电流传感器（相当于电流表）研究R3上的电压与电流变化关系，任意滑动R3上的滑片，通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后，在屏幕上得到的U-I图象为如图（b）所示的一条直线（实线部分）．试求：
（1）R1的阻值．
（2）R2的阻值
（3）R3的最大阻值
正确答案
（1）电压为0的时候电流为2A，此时R3阻值为零
有I=
解得，R1=3Ω
（2）根据图线推论：若R3无限制增大时，电压U=6V，电流为0，此时R3视为断路
有 
解得，R2=12Ω
（3）根据图线和电路图的动态变化判断，R3可获得的最大电压是4V，此时R3最大
得R3=6Ω
答：
（1）R1的阻值为3Ω．
（2）R2的阻值为12Ω．
（3）R3的最大阻值6Ω．
电饭锅的主要元件是__________，它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到__________时，就失去磁性，不能被磁体吸引了。该温度在物理学中称为该材料的__________或__________。
正确答案
感温铁氧体，103摄氏度，居里温度，居里点
如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在__________℃。
正确答案
35
说明下列各种场合分别选用的传感器：
①普通电冰箱中的自动温度控制电路是________；
②马路两侧的路灯控制电路是________；
③气垫导轨上用的光电门是________；
④楼梯灯控制电路是________；
⑤宾馆的自动门是________；
⑥非接触式体温计是________；
⑦遥控电视机的接收器是________。
正确答案
①温度传感器，②光传感器，③光传感器，④光传感器和声传感器，⑤红外线（光）传感器，⑥红外线（光）传感器，⑦红外线（光）传感器
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