Question

【題目】力傳感器

常見的一種力傳感器由彈簧鋼和應變片組成，其結構示意圖如圖甲所示，彈簧鋼右端固定，在其上、下表面各貼一個相同的應變片，若在彈簧鋼的自由端施加向下的作用力F，則彈簧鋼發生彎曲，上應變片被拉伸，下應變片被壓縮。力越大，彈簧鋼的彎曲程度越大。應變片結構如圖乙所示，其中金屬電阻絲的阻值對長度變化很敏感，給上、下金屬電阻絲提供相等且大小不變的電流，上應變片兩引線間電壓為U1，下應變片兩引線間電壓為U2，傳感器把這兩個電壓的差值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發生變化，其變化情況如圖丙所示。為消除氣溫變化對測量精度的影響，需分別在上、下應變片金屬電阻絲與引線之間串聯一只合適的電阻，進行溫度補償，串聯合適的電阻后，測量結果不再受溫度影響。

閱讀短文，回答問題

（1）這種力傳感器是將力的大小轉換為______（選填“電流”或“電壓”）的裝置；

（2）作用在彈簧鋼自由端向下的作用力F增大時，下列說法正確的是__________；

A. 上、下應變片金屬電阻絲電阻都增大

B. 上、下應變片金屬電阻絲電阻都減小

C. 上應變片金屬電阻絲電阻減小，下應變片金屬電阻絲電阻增大

D. 上應變片金屬電阻絲電阻增大，下應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________（選填“增大”“減小”或“不變”）；

（4）進行溫度補償時，為了給上、下金屬電阻絲提供相等且大小不變的電流，應給上金屬電阻絲串聯阻值隨溫度升高而________的電阻（選填“增大”“減小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】電壓 D 增大 減小

【解析】

(1)[1]傳感器把兩個電壓的差值輸出，用來反映力F的大小，所以這種力傳感器是將力的大小轉換為電壓的裝置；

(2)[2]外力F增大時，上應變片金屬電阻絲長度變大，電阻變大，下應變片金屬電阻絲長度變短，電阻變小，故選D；

(3)[3]壓力越大電子秤示數越大，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)[4]未進行溫度補償時，金屬電阻絲的阻值隨溫度的增大而增大，所以串聯的電阻應該是隨著溫度的升高而減小的電阻。