Question

14．在外力作用下，某些固體材料發(fā)生形變時，其電阻率也發(fā)生變化，這種由于外力作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應”．現(xiàn)用如圖甲所示的電路研究某長薄板電阻的R_X的壓阻效應．已知R_X的阻值范圍為幾歐到幾十歐．實驗室中有下列器材：
A．電源E（3V，內阻約為1Ω）  B．電流表A₁（0.6A，內阻r₁=5Ω）
C．電流表A₂（0.6A，內阻r₂約為1Ω）  D．開關S，定值電阻R₀
（1）為了比較準確地測量電阻R_x的阻值，請在圖甲中完成虛線框內電路的設計．
（2）定值電阻R₀的阻值應該選用B （填阻值前的字母）．
A.1Ω  B.5Ω   c.10Ω  D.20Ω
（3）在電阻R_X上加一個豎直向下的力F（設豎直向下為正方向），閉合開關S，記下電表讀數(shù)，A₁讀數(shù)為I₁，A₂讀數(shù)為I₂，得 R_X=$\frac{{I}_{1}{r}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（用字母表示）．
（4）改變力的大小，得到不同的R_X值．然后，讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的R_X值，最后繪成的圖象如圖乙所示．那么，由圖可得R_X與所受壓力F的函數(shù)關系R_X=R_X=16+$\frac{32}{9}$F（F＜0）或：R_X=16-$\frac{32}{9}$F （F＞0）．

Answer 1

分析 （1）測電阻阻值應測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，根據(jù)所給實驗器材與實驗原理作出實驗電路圖．
（2）由歐姆定律求出電路最小電阻，然后求出保護電阻的阻值，再選擇保護電阻；
（3）根據(jù)實驗電路應用并聯(lián)電路特點與歐姆定律求出電阻阻值；
（4）分析圖示圖象，根據(jù)圖象特點分析答題．

解答 解：（1）測電阻阻值需要測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，所給實驗器材沒有電壓表，可以用已知內阻的電流表與待測電阻并聯(lián)，測出電阻兩端電壓，另一個電流表串聯(lián)在電路中測電路電流，實驗電路圖如圖所示：

（2）電路最小總電阻為：R_最小=$\frac{3}{0.6}$=5Ω，則保護電阻阻值約為：R₀=R_最小-r=5-1=4Ω，故選：B．
（3）電阻兩端電壓U=I₁r₁，通過電阻的電流I=I₂-I₁，電阻阻值R_X=$\frac{U}{I}$=$\frac{{I}_{1}{r}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
（4）由圖乙所示圖象可知，圖象具有對稱性，當正反向壓力大小相等時，對應的電阻阻值相等；
由圖象可知，電阻與壓力是一次函數(shù)關系，設為R_X=R₀+kF，
由圖象可知：R₀=16Ω，k=$\frac{△R}{△F}$=$\frac{0-16}{-4.5-0}$=$\frac{32}{9}$  F＜0，k=$\frac{△R}{△F}$=$\frac{0-16}{4.5-0}$=-$\frac{32}{9}$  F＞0，
則：R_X=16+$\frac{32}{9}$F（F＜0）或：R_X=16-$\frac{32}{9}$F （F＞0）；
故答案為：（1）如圖所示；（2）B；（3）$\frac{{I}_{1}{r}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；（4）R_X=16+$\frac{32}{9}$F（F＜0）或：R_X=16-$\frac{32}{9}$F （F＞0）．

點評 伏安法測電阻原理時：用電壓表測出電阻兩端電壓，用電流表測出通過電阻的電流，然后由歐姆定律求出電阻阻值，當沒有電壓表而有已知內阻的電流表時，可以把電流表與待測電阻并聯(lián)，利用并聯(lián)電路電壓特點與歐姆定律測電阻兩端電壓．