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力傳感器在電子秤中的應(yīng)用電子秤所使用的測力裝置是力傳感器.常見的一種力傳感器由彈簧鋼和應(yīng)變片組成,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示.彈簧鋼右端固定,在其上、下表面各貼一個(gè)相同的應(yīng)變片.若在彈簧鋼的自由端施加向下的作用力F,則彈簧鋼發(fā)生彎曲,上應(yīng)變片被拉伸,下應(yīng)變片被壓縮.力越大,彈簧鋼的彎曲程度越大.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)如圖乙所示,其中金屬電阻絲的阻值對(duì)長度變化很敏感.給上、下金屬電阻絲提供相等且大小不變的電流,上應(yīng)變片兩引線間電壓為U1,下應(yīng)變片兩引線間電壓為U2,傳感器把這兩個(gè)電壓的差值U(U=U1-U2)輸出,用來反映力F的大小.金屬電阻絲的阻值隨溫度會(huì)發(fā)生變化,其變化情況如圖丙所示.為消除氣溫變化對(duì)測量精度的影響,需分別在上、下應(yīng)變片金屬電阻絲與引線之間串聯(lián)一只合適的電阻,進(jìn)行溫度補(bǔ)償.串聯(lián)合適的電阻后,測量結(jié)果不再受溫度影響.
(1)這種力傳感器是將力的大小轉(zhuǎn)換為________(電流/電壓)的裝置.
(2)外力F增大時(shí),下列說法正確的是________.
A.上、下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻都增大
B.上、下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻都減小
C.上應(yīng)變片金屬電阻絲電阻減小,下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻增大
D.上應(yīng)變片金屬電阻絲電阻增大,下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻減小
(3)傳感器輸出的電壓U隨外力F增大而________.
(4)進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí),應(yīng)給上金屬電阻絲串聯(lián)阻值隨溫度升高而________的電阻,下金屬電阻絲串聯(lián)阻值隨溫度升高而________的電阻.
(5)如果未進(jìn)行溫度補(bǔ)償,自由端受到相同的力F作用,該傳感器下應(yīng)變片兩端的電壓U2冬天比夏天________(大/小).
解:(1)傳感器把兩個(gè)電壓的差值輸出,用來反映力F的大小,所以這種力傳感器是將力的大小轉(zhuǎn)換為電壓的裝置.
(2)外力F增大時(shí),上應(yīng)變片金屬電阻絲長度變大,電阻變大,下應(yīng)變片金屬電阻絲長度變短,電阻變小.
故選D.
(3)壓力越大電子秤示數(shù)越大,也就是輸出的電壓越大,所以說傳感器輸出的電壓U隨外力F增大而增大.
(4)未進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí),金屬電阻絲的阻值隨溫度的增大而增大,所以串聯(lián)的電阻應(yīng)該是隨著溫度的升高而減小的電阻.
(5)冬天比夏天電阻增加的小,所以該傳感器下應(yīng)變片兩端的電壓U2冬天比夏天小.
故答案為:(1)電壓;(3)增大;(4)減小;減小;(5)小.
(1)從題目所給信息中可知,傳感器傳輸?shù)氖请妷旱牟钪担秒妷旱牟钪祦矸从沉的大小.
(2)外力F增大時(shí),上應(yīng)變片被拉伸,下應(yīng)變片被壓縮,應(yīng)變片長度發(fā)生變化,可知電阻的變化.
(3)傳感器輸出的電壓表示力F的大小,壓力越大電子秤示數(shù)越大,也就是輸出的電壓越大.
(4)由圖丙可知,金屬電阻絲的阻值隨溫度的增大而增大,所以串聯(lián)的電阻應(yīng)該是隨著溫度的升高而減低的電阻.
(5)冬天溫度低,電阻受溫度的影響比夏天小,所以電阻增加的小.
點(diǎn)評(píng):本題考查歐姆定律的應(yīng)用和影響電阻大小的因素,關(guān)鍵知道影響電阻大小的因素是導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度,難點(diǎn)是根據(jù)題目所給信息結(jié)合我們所學(xué)知識(shí)解題.