Question

【题目】阅读短文，回答问题：

力传感器

常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示。弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片。若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩。

应变片采用半导体材料制成，其阻值与长度成正比。给上、下应变片提供相等且恒定不变的电流，上应变片两端电压为U1，下应变片两端电压为U2，传感器把这两个电压的差值U（U＝U1﹣U2）输出，用来反映力F的大小。半导体应变片的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图乙所示。为消除温度变化对测量精度的影响，需分别给上、下应变片串联一只合适的电阻，进行温度补偿。串联合适的电阻后，测量结果不再受温度影响。

（1）当弹簧钢没有受到压力时，U＝_____。

（2）当弹簧钢受力向下弯曲时，U1_____，U2_____．（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（3）如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压U2冬天比夏天_____（选填“大”或“小”）。

（4）进行温度补偿时，应给下应变片串联的电阻，最合适的是图丙中的_____。

Answer 1

【答案】0 变大 变小 小 A

【解析】

（1）根据串联电路电流的特点结合U=IR分析，以U1=U2，U=0的原因；

（2）外力F增大时，上面金属电阻丝被拉伸，下面金属电阻丝被压缩，电阻丝长度发生变化，可知电阻的变化；在电流相同时，根据U=IR分析，电压随电阻的变化．传感器输出的电压表示力F的大小，压力越大电子秤示数越大，也就是输出的电压越大，压力为零时，电压为零．

（3）冬天温度低，电阻受温度的影响比夏天小，所以电阻增加的小；

（4）半导体物理效应都和温度有关，为了消除温度影响，在要求高的场合都需要进行温度补偿．所以串联的电阻应该是随着温度的升高而增大的电阻．

(1)由题意可知,金属梁的上、下表面的应变片完全相同,即两应变片的电阻相同,且两应变片串联在电路中,所以通过两应变片的电流相等,根据U=IR可知,上应变片引线间两端电压为U1和下应变片引线间两端电压为U2相等;即U1=U2,U=U1U2=0；

(2)当金属梁受力向下弯曲时，上面金属电阻丝长度变大，电阻变大，下面金属电阻丝长度变短，电阻变小；

由欧姆定律可知,电压U=IR,电流一定时,电阻越大,导体,U1变大,U2变小。压力越小电子秤示数越小，也就是输出的电压越小，所以说传感器输出的电压U随外力F减小而减小。

(3)冬天比夏天电阻增加的小,所以该传感器下应变片两端的电压U2冬天比夏天小。

(4)原半导体电阻随温度升高而增大，所以应补偿电阻随温度升高而减小，A选项电阻随温度的升高而减小，故A正确；