Question

【題目】如圖1所示是一種常用的力傳感器，它是利用金屬電阻應變片將力的大小轉換為電阻大小變化的傳感器。常用的力傳感器由金屬梁和應變片組成，且力F越大，應變片彎曲程度越大，應變片的電阻變化就越大，輸出的電壓差也就越大。已知傳感器不受壓力時的電阻約為，為了準確地測量該阻值，設計了以下實驗，實驗原理圖如圖2所示。

實驗室提供以下器材：

A.定值電阻（）

B.滑動變阻器（阻值為，額定功率為）

C.電流表（，內阻）

D.電流表（，內阻約為）

E.直流電源（電動勢，內阻約為）

F.直流電源（電動勢，內阻約為）

G.開關S及導線若干

（1）當金屬梁沒有受到壓力時，兩應變片的電阻相等，通過兩應變片的電流相等，則輸出的電壓差________（填“大于零”“小于零”或“等于零”）；

（2）圖2中①.②為電流表，其中電流表①選_______（填“”或“”），電源選___（填“”或“”）；

（3）在供電電路中滑動變阻器有兩種連接方式：一種是限流式，另一種是分壓式，本實驗應選擇的方式為_____________；

（4）在圖3中，將原電路B.C間導線斷開，并將滑動變阻器與原設計的電路A、B、C端的一些端點連接，調節(jié)滑動變阻器，測量多組數據，從而使實驗結果更準確，請在圖3中正確連接電路；

（5）結合上述實驗步驟可以得出電阻的表達式為_______（兩電流表的電流分別用、表示）。

Answer 1

【答案】 （1）等于零 （2） （3）分壓式

（4）如圖所示：

（5）

【解析】（1）當金屬梁沒有受到壓力時，兩應變片的電阻相等，通過兩應變片的電流相等， 、相等，則輸出的電壓差等于零；

（2）圖中①要當電壓表使用，因此內阻必須已知，選用電流表；壓力傳感器與并聯后總電阻約為。除電源內阻，回路總電阻約為，電流表的滿偏電流都為，因此電源電壓需要接近于，選電源 ；

（3）滑動變阻器的總阻值約為待測電阻的，用限流式時，電流變化范圍太小，因此滑動變阻器接成分壓式；

（4）將原電路B、C間導線斷開，A、B兩端接全阻值，C端接在變阻器的滑動端，如圖所示：

（5）由電路圖知，通過待測電阻的電流為，加在待測電阻兩端的電壓為，故待測電阻為。