1、实验十九制作简单的自动控制装置(建议用时：40分钟)1某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表，设计的电路如图甲所示。实验器材如下：待改装电压表(量程03 V，可视为理想电压表)，定值电阻R0，压敏电阻Rx，电源(4 V，内阻不计)，开关S，导线若干。选用的压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律如图乙所示。(1)实验中随着压力F的增大，电压表的示数_(选填“变大”“不变”或“变小”)。(2)为使改装后仪表的量程为0 160 N，且压力160 N对应电压表3 V刻度，则定值电阻的阻值R0_，压力0对应电压表_V刻度。(3)他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀，想进一步把(2)中的压力刻度改成均
2、匀分布，应选用另一压敏电阻，其阻值Rx随压力F变化的关系式为_。解析：(1)根据闭合电路欧姆定律可知，电压表的示数UE，由题图乙可知，压力越大，Rx越小，U越大，故电压表的示数变大。(2)由题图乙可知，当F1160 N时，Rx180 ，此时电压表的示数U13 V，由U1E，得 R0Rx1 240 ；由题图乙可知，当F20时，Rx2400 ，此时电压表的示数为U2E V1.5 V，可见压力0对应电压表1.5 V刻度。(3)若选用题图乙的压敏电阻，则Rx与压力F的关系式为Rx4002F，代入UE，可得U与F的关系式为U，这样改装后的仪表压力刻度分布是不均匀的。为了使压力刻度分布均匀，则应另选用压敏
3、电阻，而且仍然要满足量程为0160 N，F0标在1.5 V刻度，F160 N标在3 V刻度。由于电压表的电压刻度是均匀分布的，所以电压和压力一定要满足线性关系，设UkFb，由F10时，U11.5 V，F2160 N时，U23 V，可得b1.5，k，又UE，解得Rx240。答案：(1)变大(2)2401.5(3)Rx2402(2018全国卷)某实验小组利用如图甲所示的电路探究在2580 范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 时的阻值)为900.0 ，电源E(6 V，内阻可忽略)，电压表V(量程0150 mV)，定值电阻R0(阻值为20
4、.0 )，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，电阻箱R2(阻值范围0999.9 )，单刀开关S1，单刀双掷开关S2。实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ，将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0。保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0。断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，重复上述实验步骤得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ，实验得到的R2t数据见表所示。t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.039
5、0.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到_(选填“a”或“b”)端；(2)在图乙所示的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2t曲线；(3)由图乙可得到RT在2580 范围内的温度特性，当t44.0 时，可得RT_；(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读数为_，则手心温度为_ 。解析：(1)题图甲的电路中，滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的电阻值最大，使电路中的电流最小，即题图甲中R1的滑片应移到b端。(2)将t60 和t70 对应的两组数据对应画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多
6、的数据点画出R2t图像。(3)根据题述实验过程可知，R2的测量数据等于对应的热敏电阻RT的电阻值。由画出的R2t图像可知，当t44.0 时，对应的R2RT460.0 。(4)由画出的R2t图像可知，当RT620.0 时，手心温度t34.0 。答案：(1)b(2)如图所示(3)460.0(4)620.034.03传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表(实质是理想电流表)组成。压力传
7、感器表面能承受的最大压强为1107 Pa，且已知压力传感器的电阻R与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆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4.8 V，g取10 m/s2。请作答：压力F/N02505007501 0001 2501 500电阻R/300270240210180150120(1)该电子秤零点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘_A处。(2)如果某人站在该电子秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的质量是_ kg。解析：(1)由题表知，踏板空载时，压力传感器的电阻R300 ，此时电流表中的电流I A1.6102 A。(2)当电流I20 mA21
8、02 A时，压力传感器的电阻R 240 ，由题表可知，这个人受到的重力为500 N，则这个人的质量为50 kg。答案：(1)1.6102(2)504现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能
9、损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器_(选填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。将开关向_(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。解析：(1)电路图连接如图所示。(2)报警器开始报警时，对整个回路有UIc(R滑R热)代入数据可
10、得R滑1 150.0 ，因此滑动变阻器应选择R2。(3)在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I A27.7 mA，超过报警器允许通过的最大电流20 mA，报警器可能损坏。开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。答案：(1)见解析图(2)R2(3)650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏c报警器开始报警 5一台臭氧发生器P的电阻为10 k，当供电电压等于24 V时能正常工作，
11、否则不产生臭氧。现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，光敏电阻R1的阻值在有光照时为100 ，黑暗时为1 000 ，允许通过的最大电流为3 mA；电源E的电压为36 V，内阻不计；另有一滑动变阻器R2，阻值为0100 ，允许通过的最大电流为0.4 A；一个开关S和导线若干。臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示。设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B。(电路图画在虚线框内)解析：为了能控制臭氧发生器P，应该用滑动变阻器的分压式接法，有光照时臭氧发生器P能正常工作，无光照时臭氧发生器P不工作。电路图如图所示。答案：见解析图
