Question

半导体压阻传感器已经广泛地应用于航空、化工、航海、动力和医疗等部门，它们是根据“压阻效应”：就是某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化的现象．现用如图1所示的电路研究某长薄板电阻R_x的压阻效应，已知R_x的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材

A．电源E（3V，内阻约为1Ω）

B．电流表A₁（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（1）为了比较准确地测量电阻R_x的阻值，请根据图1虚线框内电路图的设计，甲表选用    （填或A₂），乙表选用  （填A_l或A₂）．

（2）在电阻Rx上加一个竖直向下的力F（设竖直向下为正方向），闭合开关S，记下电表读数，A₁的读数为I₁，A₂的读数为I₂，得R_x=（用字母表示）．

（3）改变力的大小，得到不同的R_x值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R_x值，最后绘成的图象如图2所示．当F竖直向下（设竖直向下为正方向）时，可得R_x与所受压力F的数值关系是R_x=    ．（各物理量单位均为国际单位）

（4）定值电阻R₀的阻值应该选用    ．

A．1Ω              B．5Ω             C．10Ω         D．20Ω

Answer 1

考点：        描绘小电珠的伏安特性曲线．

专题：        实验题；恒定电流专题．

分析：  （1）测电阻阻值应测出电阻两端电压与通过电阻的电流，根据所给实验器材与实验原理作出实验电路图．

（2）根据实验电路应用并联电路特点与欧姆定律求出电阻阻值．

（3）分析图示图象，根据图象特点分析答题．

（4）由欧姆定律求出电路最小电阻，然后求出保护电阻的阻值，再选择保护电阻．

解答：  解：（1）测电阻阻值需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流，所给实验器材没有电压表，可以用已知内阻的电流表A₂与待测电阻并联，测出电阻两端电压，另一个电流表A₁串联在电路中测电路电流，故甲表用A₁；乙表用A₂；

（2）电阻两端电压U=I₁r₁，通过电阻的电流I=I₂﹣I₁，电阻阻值R_X==；

（3）由图2所示图象可知，图象具有对称性，当正反向压力大小相等时，对应的电阻阻值相等；

由图象可知，电阻与压力是一次函数关系，设为R_X=R₀+kF，

由图象可知：R₀=14Ω，把R_X=5Ω，F=﹣4.5N代入关系式解得：k=﹣2，

则关系式为：R_X=14﹣2F．

（4）电路最小总电阻为：R_最小===5Ω，

则保护电阻阻值约为：R₀=R_最小﹣r=5﹣1=4Ω，

故选B．

故答案为：（1）A₁；A₂；（2）；（3）当正反向压力大小相等时，对应的电阻阻值相等；R_X=14﹣2F；（4）B

点评：        伏安法测电阻原理时：用电压表测出电阻两端电压，用电流表测出通过电阻的电流，然后由欧姆定律求出电阻阻值，当没有电压表而有已知内阻的电流表时，可以把电流表与待测电阻并联，利用并联电路电压特点与欧姆定律测电阻两端电压．