Question

2．某些固体材料受到外力的作用后，除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效率”，现用如图甲所示的电路研究某薄板形电阻R的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材可供选用：
电源E（3V，内阻约为1Ω）
电压表V₁（15V，内阻约为20kΩ）
电压表V₂（6V，内阻r₁=6kΩ）
电流表A₁（0.6A，内阻约为1Ω）
电流表A₂（0.6A，内阻r₂=5Ω）
滑动变阻器R₁（10Ω，额定电流0.1A）
滑动变阻器R₂（20Ω，额定电流1A）
（1）应选用的器材是E、A₁、A₂、R₂（请填代号）．
（2）请完成图甲电路图中虚框内的部分，用相应的符号标注元件．
（3）在电阻R上加一个钩码，闭合开关S，记下电表A₁、A₂读数分别为I₁、I₂，得R₁=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
（4）改变钩码的个数，得到不同的R₁值，再用弹簧测力计测得钩码的重力，绘成图象如图乙，可得R₁与所受压力F的数值关系是R₁=16-2F．

Answer 1

分析 （1）根据题意明确所需要的器材；
（2）由于知道电流表A₂的阻值，所以用电流表A₂作为电压表使用，电流表A₁连在干路上即可求出电阻R_x的阻值；
（3）根据串并联电路的规律可求得电阻；
（4）根据图象性质可明确R₁与所受压力F的数值关系．

解答 解：（1）本题中需要用到电源E；由于两电压表的量程都较大，无法正常使用；故可用已知内阻的电流表A₂充当电压表使用；A₁用作电流表；
R的阻值变化范围为几欧到几十欧，滑动变阻器起限流作用，为了方便调节应选择与R阻值比较大的滑动变阻器R₂．
（2）因电流表A₁的内阻与R差别不大，所以应采用电流表外接法，设计电路图如图所示；

（3）电流表A₂和压敏电阻并联，电压为：
I₂r₂=（I₁-I₂）R_x
解得：R_x=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$（其中I₁为电表A₁读数，I₂为电表A₂读数）．
（4）从图象可知，其电阻和压力关系为一次函数，由图结合图象中（0，16）与（4，8）两点可知R_x=16-2F．
故答案为：
（1）E、A₁、A₂、R₂；
（2）如图所示；
（3）$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$
（4）16-2F．

点评 解决该题关键要熟练电路的串并联知识和欧姆定律的运用，本题考查“安安法”测电阻的实验原理，记住已知内阻的电流表也可以当电压表使用．