導體或半導體材料在外力作用下產生機械形變時,其電阻值發生相應變化,這種現象稱為應變電阻效應.圖*所示,用來稱重...
問題詳情:
導體或半導體材料在外力作用下產生機械形變時,其電阻值發生相應變化,這種現象稱為應變電阻效應.圖*所示,用來稱重的電子吊秤,就是利用了這個應變效應.電子吊秤實現稱重的關鍵元件是拉力感測器.其工作原理是:掛鉤上掛上重物,感測器中拉力敏感電阻絲在拉力作用下發生微小形變(巨集觀上可認為形狀不變),拉力敏感電阻絲的電阻也隨著發生變化,再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電訊號(電壓或電流),從而完成將所稱物體重量變換為電訊號.
物理小組找到一根拉力敏感電阻絲RL,其阻值隨拉力F變化的圖象如圖乙所示,小組按圖*所示電路製作了一個簡易“吊秤”.電路中電源電動勢E=3V,內阻r=1Ω;靈敏毫安表量程為10mA,內阻Rg=50Ω;R1是可變電阻器,A、B兩接線柱等高且固定.現將這根拉力敏感電阻絲套上輕質光滑絕緣環,將其兩端接在A、B兩接線柱之間固定不動.通過光滑絕緣滑環可將重物吊起,不計敏感電阻絲重力,現完成下列*作步驟:
步驟a.滑環下不弔重物時,閉合開關調節可變電阻R1使毫安表指標滿偏;
步驟b.滑環下吊上已知重力的重物G,測出電阻絲與豎直方向的夾角為θ;
步驟c.保持可變電阻R1接入電路電阻不變,讀出此時毫安表示數I;
步驟d.換用不同已知重力的重物,掛在滑環上記錄每一個重力值對應的電流值;
步驟e:將電流表刻度盤改裝為重力刻度盤.
(1)試寫出敏感電阻絲上的拉力F與重物重力G的關係式F=____;
(2)設R-F圖象斜率為k,試寫出電流表示數I與待測重物重力G的表示式I= ___(用E、r、R1、Rg、R0、k、θ表示);
(3)若R-F圖象中R0=100Ω,k=0.5Ω/N,測得θ=60°,毫安表指標半偏,則待測重物重力G=___ N;
(4)關於改裝後的重力刻度盤,下列說法正確的是(_____)
A.重力零刻度線在電流表滿刻度處,刻度線均勻
B.重力零刻度線在電流表零刻度處,刻度線均勻
C.重力零刻度線在電流表滿刻度處,刻度線不均勻
D.重力零刻度線在電流表零刻度處,刻度線不均勻
(5)若電源電動勢不變,內阻變大,其他條件不變,用這臺“簡易吊秤”稱重前,進行了步驟a*作;則測量結果___(填“偏大”、“偏小”或“不變”).
【回答】
(1); (2); (3)600 N ; (4)C; (5) 不變
【詳解】
(1)對滑環受力分析,由平衡知識可知:2Fcosθ=G,解得;
(2)由圖乙可知:R=kF+R0;由*電路可知:
;
(3)將R0=100Ω,k=0.5Ω/N,θ=60°,I=Ig=5mA,E=3V,內阻r=1Ω,Rg=50Ω帶入 可得G=600N;
(4)當不掛重物時,電流計滿篇,則重力零刻度線在電流表滿刻度處,因G與I不是正比關係,則刻度線不均勻,故選C.
(5)實驗前進行了a*作,則,則當掛重物G時:,則I不變,對實驗的結果無影響,測量結果不變.
知識點:閉合電路的歐姆定律
題型:實驗,探究題
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