题目飞球调速器是英国工程师詹姆斯·瓦特于年为蒸汽机速度控制而设计如图a所示这是人造的第一个自动控制系统如图b所示是飞球调速器模型它由两个质量为m的球通过根长为的轻杆与竖直轴的上下两个套筒铰接上面套筒固定下面套筒质量为可沿轴上下滑动不计一切摩擦重力加速度为g当整个装置绕竖直轴以恒定的角速度匀速转�题目和参考答案——青夏教育精英家教网——

(2)为实现对蒸汽机的自动控制(即将蒸汽机的转速控制在一定范围内),由于扰动,当套筒下移时,传动机构应使蒸汽机的转速升高还是降低?请简述其控制原理。

【解析】

(1)小球受到重力mg、上下两根轻杆的拉力F1、F2,,如图所示

竖直方向上,物体处于平衡状态

水平方向上,由牛顿第二定律

下面套筒受到重力Mg、左右两根轻杆的拉力为F3、F4(根据对称性,F3、F4相等),由物体的平衡可知

联立,解得

(2)升高。

由于扰动,蒸汽机的转速降低,套筒才会下移。为保持原来的转速,传动机构应使蒸汽机转速升高。

【题目】某同学用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律.

(1)该同学在平衡摩擦力后进行实验,实际小车在运动过程中所受的拉力________(填“大于”“小于”或“等于”)砝码和砝码盘的总重力,为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和砝码盘的总质量m满足________的条件.

(2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(两计数点间还有两个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2 (结果保留两位有效数字).

(3)以砝码和砝码盘的总质量为横坐标,加速度为纵坐标,画出的a-m图象如图丙所示,图线与横坐标的夹角为θ,求得图线的斜率为k,已知本地的重力加速度为g,则小车的质量为________.

A.下滑过程中的最大速度为4m/s

C.加速与减速过程中平均速度大小之比为1:1

D.加速与减速过程的位移之比为1:4

【题目】重力大小为G的物体系在OA、OB两根等长的轻绳上,轻绳的A端和B端挂在半圆形的支架BAC上,如图所示。若B端的位置固定,将O绳子的A端沿半圆形支架从竖直位置逐渐靠近水平位置D的过程中,以下说法正确的是( )

A. OA绳上的拉力先增大后减小 B. OA绳上的拉力逐渐增大

C. OB绳上的拉力逐渐增大 D. OB绳上的拉力逐渐减小

【题目】某同学在“用电压表、电流表测电源的电动势和内电阻”的实验中,测得4组U、I数据,并在U-I坐标平面上标出相应的坐标点,如图所示。

(1)图中标出了ABCD四组数据的对应点坐标,由U-I图线的特性可以判断______组数据是错误的。

【题目】如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力,下列说法正确的是

A.M带正电荷,N带负电荷

B.M在b点的动能大于它在a点的动能

C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能

D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

【题目】某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系.

(1)关于本实验,下列说法中正确的有________

A.调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行

B.平衡摩擦力时,不需要把空砂桶系在滑块上

C.实验时,先释放滑块再接通打点计时器的电源

D.改变滑块质量后,需要重新调节长木板倾斜度

(2)实验中得到如图所示的一条纸带,A、B、C、D、E为5个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.测出相邻计数点之间的距离分别为: x1=4.29 cm、x2=4.68 cm、x3=5.08 cm、x4=5.49 cm,已知打点计时器的工作频率为50 Hz,则打C点时滑块瞬时速度大小vc=______m/s,滑块的加速度大小a=_____m/s2.(结果保留两位有效数字)

滑块和砝码总质量M(kg)

0.83

0.63

0.50

0.42

0.36

0.31

滑块加速度a(m·s-2)

0.35

0.37

0.60

0.71

0.81

0.95

滑块和砝码质量倒数1/M(kg-1)

1.20

1.60

2.00

2.40

2.80

3.20

【题目】如图所示为固定在竖直平面内的,内壁光滑的绝缘轨道,其半径为R=1m,轨道所在的空间存在平行于轨道的水平向右的匀强电场,场强为E=3×104N/C。在轨道的最下端A处有一个电荷量为q=+2×10-4C、质量为m=0.8kg的小球。现给小球一个水平向右的初速度v0=4m/s,g取10m/s2,则(结果可以用根式表示)

(1)小球运动的最大速度是多少?

(2)要使小球在运动过程中不脱离轨道,其初速度v0要满足什么条件?

(3)取A点所在平面为重力势能的零势能面,在小球能够做完整圆周运动的前提下,求小球运动过程中的最小机械能的大小。

THE END
0.黄一:走马观花看控制发展简史|瓦特|信号|原理|控制器|放大器|pid关于飞球式调速器,有个误传流传较广,说是瓦特发明的。飞球式调速器并不是瓦特发明的。关于应用离心力控制速度的研究,科学家惠更斯(Christiaan Huygens,1629-1695)和胡克(Robert Hooke,1635-1703)都曾钻研过这个问题,并设计了利用离心力控制速度的装置[6,7](见图16)。到18世纪,在蒸汽机之前,离心力调速器jvzquC41yy}/3?80eqs0f‚4ctvodnn4KX9:DJU<2737E2>R0jvsm
1.从“筷子夹火箭”到洗澡调水温,都离不开这门学问|信号|受控|量测|事实上,瓦特的离心调速器确实无法在任何工况都保持稳定。有些情况下,调速器可能反倒会加剧系统振荡,导致蒸汽机转速忽快忽慢。 今天,我们已经拥有了一整套理论体系,能对很多“怪问题”给出答案,有效地帮助我们分析动态系统的基本运动规律,解释运动现象,和设计控制器解决各种实际问题。人手托木棍设法使其保持直立是一件jvzquC41yy}/3?80eqs0f‚4ctvodnn4LH9;OFVY27579[>R0jvsm
2.Steamengine|Definition,History,Impact,&Facts|Steam engine, machine using steam power to perform mechanical work through the agency of heat. In a steam engine, hot steam, usually supplied by a boiler, expands under pressure, and part of the heat energy is converted into work. Learn more about steam jvzq<84yyy4ctrycppodc7hqo1zfeqsqnqmz1|ygco3fppnpg
3.SteamLocomotivesAlthough the steam carriage ran, with a full load, at speeds up to 12 mph (19 km h−1) on the level, the poor state of the roads created difficulties with steering and gave an uncomfortable ride. Moreover, it was more expensive to run than a horse-drawn carriage and it frightened jvzquC41yy}/ulngpekek{jev0ipo8yqrkit1nsikpkftrsi1uzfcv2nqeunq}nxgu
4.蒸汽机与自动控制直流调速器,是一个不起眼的东西。它的简略原理不过是一个如今理论力学课的习题。看似简略,可是他在近代操控技能和操控理论开展上,却起到了开天辟地的效果。所以有必要介绍一下它的简略前史。 最早的蒸汽机能够追溯到17世纪末,1698年英国人托马斯·塞维利(Thomas Savery,1650-1715)创造了运用蒸汽压力的抽水泵――“jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8|zs7887;
5.[教案]第7课第一次工业革命纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机,用以驱动独 立的提水泵,被称为纽科门大气式蒸汽机。这种蒸汽机先在英国,后 来在欧洲大陆得到迅速推广,它的改型产品直到19世纪初还在制造。 纽科门大气式蒸汽机的热效率很低,这主要是由于蒸汽进入汽缸时, 在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量,只在煤价低jvzquC41o0972mteu0tfv8iqe1k13=;3429:0qyon
6.推动社会进入“蒸汽时代”,现代蒸汽机之父瓦特诞辰287周年|安培|为了使蒸汽机在有负载时仍能保持均匀运行,瓦特设计了离心式调速器,对蒸汽机的运转实行自动调节。经过这些改进,瓦特蒸汽机的性能更加优良,煤的消耗大大降低,成为工业上广泛使用的发动 机。瓦特蒸汽机的广泛使用,极大地推动了当时正在蓬勃兴起的英国工业革命,也使世界工业进入了所谓的“蒸汽时代”。jvzquC41yy}/3?80eqs0f‚4ctvodnn4JVKJOE?=2737BLUV0jvsm
7.控制阀发展简史出于调节蒸汽机速度的飞球调速器的需要,在18世纪后期詹姆斯·瓦特设计出了动杆(自动)阀,并配套在蒸汽机上,这是现代控制阀技术和产品的开山之作。 威廉·费希尔 1880年,出于维持蒸汽驱动水泵的恒定排放压力,爱荷华州马歇尔敦市自来水厂的工程师威廉·费希尔恒压泵调节器。之后,创办了大名鼎鼎的费希尔控制公司(现已成为jvzquC41ygt{jxz0nwz/gmz0ep5jpot134651>9780nuo
8.自动化导论第一章绪论.ppt二、自动化技术形成时期 公元1788年 J.瓦特发明离心式调速器 19世纪末詹姆斯·瓦特发明蒸汽机的同时发明了离心式调速器,离心式调速器是最初的控制装置。离心式调速器能够自动调节进气阀门的开度,从而控制蒸汽机的转速。这是现代自动化发展中的第一个里程碑。 但是随着离心调速器的蒸汽机的普及,人们发现调速器舞蹈(jvzquC41oc~/dxtm33>/exr1jvsm1;5391622<49;696:?:0ujzn
9.3月17日自动控制发展的历程王广雄就是说一项科学技术的发展,并不是一个人,就是说瓦特又能发明蒸汽机又能发明调节系统,好像什么都是他发明的,实际上他也利用了前人的很多知识的积累。这是1788年,随后大概有一百年左右的历史,工业里边自动控制系统就是个离心调速器,当时主要就是个蒸汽机,蒸汽机离心调速器,没有别的类型,后来进到二十世纪,就是jvzquC41yy}/ewyx0et0nv43535738=7477/j}rn
10.克拉克·麦克斯韦——从蒸汽机调速器到控制论论调速器麦克斯韦1868年,麦克斯韦在《皇家学会会刊》上发表了一篇题为《论调速器》的论文。这篇论文,可以说是他自动控制理论的“开山之作”。 在这篇论文中,麦克斯韦开始研究蒸汽机调速器的“奥秘”。他首先指出,调速器的作用是在蒸汽机受到外界扰动时,能够保持机器的稳定运转。而扰动呢,就像是调皮的孩子,时不时会来捣乱,让机器的jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8xjgpsjp‚np1cxuklqg1fkucrqu13:39?>232
11.黄一教授讲控制历史(上)到18世纪,在蒸汽机之前,离心力调速器已经在风车上被大量应用。风车技术人员开发了许多新装置,不过他们大多是工程师不是科学家,因此除了简略的专利,留下的文献纪录很少。图12中是Thomas Mead1787年申请的控制风车速度的调节器专利中的一张图,可以看到采用了一个双球的离心力调节器。 jvzq<84{wpxvp7hqo0io1ltoowtjv‚4696?/j}rn