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【题目】某些固体材料受到外力后除了产生形变,其电阻率也发生变化,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“压阻效应”。现用如下图所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应。已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧,实验室中有下列器材:

A.电源E(3V,内阻约为1Ω)

B.电流表A1(0.6 A,内阻r1=5Ω)

C.电流表A2(0.6 A,内阻r2约为1Ω)

D.开关S,定值电阻R0

①为了较准确地测量电阻Rx的阻值,请将电流表A1A2接入虚线框内并画出其中的电路图。

②在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向),闭合开关S,记下电表读数,A1的读数为I1A2的读数为I2,则Rx______________(用字母表示)。

③改变力的大小,得到不同的Rx值,然后让力反向从下向上挤压电阻,并改变力的大小,得到不同的Rx值,最后绘成的图像如上图所示。当F竖直向下(设竖直向下为正方向)时,可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx__________。(各物理量单位均为国际单位)

④定值电阻R0的阻值应该选用________________

A1 Ω B5 Ω C10 Ω D.20 Ω

【答案】1AlA22) (3) (4B

【解析】为了较准确地测量电阻Rx的阻值,需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流,所给实验器材没有电压表,可以用已知内阻的电流表与待测电阻并联,测出电阻两端电压,电路图如上图所示;

由于电流表A2与电阻Rx并联,电阻Rx两端的电压与电流表A2与两端的电压相同为I2 r2,流经电阻Rx的电流为I1- I2,由欧姆定律可知

由图像可知电阻值随压力的变化呈线性变化,由于图像的对称性可知,加上相反的压力时,电阻值大小相等;分别将图像与坐标轴交点的数值代入,可知当F=0时R=16Ω,当F=4.5N时R=7Ω,因此表达式为R=16-2F;

定值电阻R0的作用为控制电路中的电压、电流的大小,保证电流表在安全有效的测量范围内工作,整个电路中总电流不能大于电流表的最大量程0.6A,而电动势为3V,因此总电阻应略大于5欧姆,而电源内阻为1Ω,因此定值电阻R0的阻值应选5欧姆,这样即可保证电流不超过量程,也保证电流不太小,使两块电流表可准确读数,故选B。

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