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力传感器在电子秤中的应用
电子秤所使用的测力装置是力传感器,常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成,其结构示意图如图甲所示,弹簧钢右端固定,在其上、下表面各贴一个相同的应变片,若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F,则弹簧钢发生弯曲,上应变片被拉伸,下应变片被压缩,力越大,弹簧钢的弯曲程度越大.应变片结构如图乙所示,其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感,给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流,上应变片两引线间电压为U1,下应变片两引线间电压为U2,传感器把这两个电压的差值U(U=U1-U2)输出,用来反映力F的大小.金属电阻丝的阻值随温度会发生变化,其变化情况如图丙所示.为消除气温变化对测量精度的影响,需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻,进行温度补偿,串联合适的电阻后,使测量结果不再受温度影响.
(1)这种力传感器是将力的大小转换为 (电流/电压)的装置.
(2)外力F增大时,下列说法正确的是 .
A.上、下应变片金属电阻丝电阻都增大 |
B.上、下应变片金属电阻丝电阻都减小 |
C.上应变片金属电阻丝电阻减小,下应变片金属电阻丝电阻增大 |
D.上应变片金属电阻丝电阻增大,下应变片金属电阻丝电阻减小 |
(3)传感器输出的电压U随外力F增大而
(4)进行温度补偿时,应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而 的电阻,下金属电阻丝串联阻值随温度升高而 的电阻.
(5)如果未进行温度补偿,自由端受到相同的力F作用,该传感器下应变片两端的电压U2冬天比夏天 (大/小).
某同学在“测量小灯泡电阻”的实验中,设计了如图甲所示的电路图.小灯泡上标有“2 .5V0 .3A”字样,电源电压为3V.根据电路图,在图乙中用笔画线代替导线连接实物图.
在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中:
(1)甲同学的猜想是:①电阻可能与导体的材料有关。
乙同学的猜想是:②电阻可能与导体的温度有关
丙同学的猜想是:③电阻可能与导体的横截面积有关
根据你掌握的电学知识,你认为:④电阻还与______ 有关 。
(2)现有金属材料甲与金属材料乙制成的各种不同规格的金属丝,规格如下表。选用导线A和 B 进行实验,可以探究_____(选填“甲”“乙”或“丙”)同学的猜想。要想探究猜想:①应该选用______(选下面表格中导线的字母代号)两根导线进行实验。在此实验中运用了_________方法。
金属丝代号 |
材 料 |
长度(m) |
横截面积(mm²) |
A |
金属甲 |
1 |
0 .2 |
B |
金属甲 |
1 |
0 .1 |
C |
金属乙 |
1 |
0 .1 |
D |
金属乙 |
0 .5 |
0 .1 |
如图(甲)所示是小川“探究串联电路中电压的关系”的实验电路图。
(1) 按图(甲)所示的电路图接好电路。
(2)实验步骤:
A.连线时开关应断开,滑片P应置于端。
B.将滑片P移到适当位置,用电压表测出定值电阻R0两端的电压U1。
C.。
D.保持滑片P不动,用电压表测出a、b两点之间的电压U。
E.移动滑片P的位置,重复步骤B、C、D两次。
(3)讨论交流
小川用电阻相同的灯泡和定值电阻R0做实验,得到结论:串联电路中各部分电路两端的电压相等,总电压等于各部分电路两端电压之和。
另一小组的小军用阻值不同的灯泡和定值电阻R0做实验,得到结论:串联电路中各部分电路两端的电压不相等,总电压等于各部分电路两端电压之和。
分析小川和小军两人的结论,你认为串联电路中电压关系是:
。
(4)小川测电阻R0两端的电压时,电压表示数如图(乙)所示,则此时R0两端的电压为V。
(5)小川按图(甲)所示接好电路,闭合开关S,无论怎样移动滑片P,灯泡都不亮,但电压表有读数,经检查:除灯L和定值电阻R0外,其余都没有问题,不考虑灯L和电阻R同时出现故障的情况,则电路中存在的故障可能是或。
(6)为进一步确定故障,小鹏同学将一个电流表正确串联在该电路中,闭合开关S,观察电流表的示数情况:
若电流表有示数,说明故障是:_________________________________;
若电流表无示数,说明故障是:_________________________________。
在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中,某老师引导学生作了如下的猜想:
猜想A:导体的电阻可能跟导体的横截面积有关;
猜想B:导体的电阻可能跟导体的长度有关;
猜想C:导体的电阻可能跟导体的材料有关。
如图所示是他们进行实验探究的器材,演示板上固定了四条金属电阻丝,a、b、c三条长度均是1 m,d的长度是0.5 m;a、b的横截面积相同,材料不同;a、c的材料相同,但c的横截面积大于a;a、d的材料和横截面积都相同。
(1)在探究电阻跟横截面积的关系时,可依次把M、N跟__________的两端连接,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根金属丝电阻的大小。
(2)在探究电阻跟材料的关系时,可依次把M、N跟__________的两端连接,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根金属丝电阻的大小。
(3)依次把M、N跟a、d的两端连接,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较a、d两根金属丝电阻的大小,可探究电阻跟__________的关系,其结论是:_________________。
(4)以上方法在研究物理问题时经常用到,被称为控制变量法。以下没有采用控制变量法的是()
A.物体吸收热量的多少与哪些因素有关 |
B.液体蒸发的快慢与哪些因素有关 |
C.滑动摩擦力的的大小与哪些因素有关 |
D.探究串联电路中的电流关系 |
在探究并联电路电流规律的实验中,如图甲是实验的电路图。
(1)电流表应 (选填“串联”或“并联”)在被测电路中。若要测量干路电流,则电流表应接在甲图中的点。
(2)小明同学在测量A处的电流时,闭合开关前,发现电流表指针位置如图乙所示,原因是;纠正该错误后,闭合开关,发现电流表的指针偏转又如图乙所示,原因是;排除故障后,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为A。
(3)上表是另一组的小亮同学在实验中用两盏规格相同的灯泡测出的数据,由此得出的实验结论是:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,且各支路的电流相等。请指出小亮的探究过程的两点不妥之处:① ;② 。