Question

17．在学习了传感器后，大家开始动手探究压敏电阻的阻值随压力变化的关系，
实验室备有下列实验器材：
A．电源E（3V，内阻约为1Ω）
B．电流表A_l（0.6A，内阻r₁=5Ω）
C．电流表A₂（0.6A，内阻r₂约为1Ω）
D．开关S，定值电阻R₀
（1）同学们设计了如图1所示的实验电路，请判断甲是电流表A_l（填“A_l”或“A₂”）．

（2）实验中发现测得甲、乙的读数分别为I₁和I₂，则压敏电阻此时的阻值为$\frac{{{I_1}{r_1}}}{{{I_2}-{I_1}}}$（用字母表示）．
（3）改变力的大小和方向，得到压敏电阻随力F变化的图象如图2所示，则R_x的阻值随力F的大小变化的关系式为R_x=16-2F．
（4）定值电阻R₀的阻值应该选B．
A．1Ω             B．5Ω            C．10Ω            D．20Ω

Answer 1

分析 （1）分析图1结构，则可明确甲图充当电压表使用，则根据题干中给出电表数据可分析该用哪一个电流表；
（2）根据电路结构，利用欧姆定律可求得压敏电阻的阻值；
（3）根据图象可明确对应的函数关系，注意F的正负表示的是方向；
（4）分析电路，明确定值电阻的作用，则可选出正确的定值电阻．

解答 解：（1）由电路图可知，甲电表与待测电阻并联，即充当电压表使用，为了能计算电压，只能选用内阻已知的电表A₁
（2）由欧姆定律可知，并联部分电压U=I₁r₁；
流过待测电阻中的电流I=I₂-I₁；
则待测电阻R_x=$\frac{{{I_1}{r_1}}}{{{I_2}-{I_1}}}$；
（3）由图象可知，当力为零时，电阻值为16Ω；并且电阻随压力的增大成一次函数变化；斜率为$\frac{15-7}{4.5}$=2；
故函数关系为：
R_x=16-2F
（4）由题意可知，电流表量程为0.6A，电源电压为3V，内阻为1Ω，为了不超过电表量程，则总电阻至少为：$\frac{3}{0.6}$=5Ω；
故保护电阻应选B；
故答案为：（1）A1；（2）$\frac{{{I_1}{r_1}}}{{{I_2}-{I_1}}}$；（3）R_x=16-2F；（4）B．

点评 本题考查伏安法测电阻的实验，但要注意明确本实验中采用电流表来代替电压表的方法；同时在写函数关系时，要注意明确力是矢量，图中正负表示力的方向，故我们只需写出正值时的表达式即可．