Question

【題目】閱讀短文，回答問題：

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。

應(yīng)變片采用半導(dǎo)體材料制成，其阻值與長(zhǎng)度成正比。給上、下應(yīng)變片提供相等且恒定不變的電流，上應(yīng)變片兩端電壓為U1，下應(yīng)變片兩端電壓為U2，傳感器把這兩個(gè)電壓的差值U（U＝U1﹣U2）輸出，用來(lái)反映力F的大小。半導(dǎo)體應(yīng)變片的阻值隨溫度會(huì)發(fā)生變化，其變化情況如圖乙所示。為消除溫度變化對(duì)測(cè)量精度的影響，需分別給上、下應(yīng)變片串聯(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(cè)量結(jié)果不再受溫度影響。

（1）當(dāng)彈簧鋼沒有受到壓力時(shí)，U＝_____。

（2）當(dāng)彈簧鋼受力向下彎曲時(shí)，U1_____，U2_____．（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

（3）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_____（選填“大”或“小”）。

（4）進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)給下應(yīng)變片串聯(lián)的電阻，最合適的是圖丙中的_____。

Answer 1

【答案】0 變大 變小 小 A

【解析】

（1）根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點(diǎn)結(jié)合U=IR分析，以U1=U2，U=0的原因；

（2）外力F增大時(shí)，上面金屬電阻絲被拉伸，下面金屬電阻絲被壓縮，電阻絲長(zhǎng)度發(fā)生變化，可知電阻的變化；在電流相同時(shí)，根據(jù)U=IR分析，電壓隨電阻的變化．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，壓力為零時(shí)，電壓為零．

（3）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；

（4）半導(dǎo)體物理效應(yīng)都和溫度有關(guān)，為了消除溫度影響，在要求高的場(chǎng)合都需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償．所以串聯(lián)的電阻應(yīng)該是隨著溫度的升高而增大的電阻．

(1)由題意可知,金屬梁的上、下表面的應(yīng)變片完全相同,即兩應(yīng)變片的電阻相同,且兩應(yīng)變片串聯(lián)在電路中,所以通過兩應(yīng)變片的電流相等,根據(jù)U=IR可知,上應(yīng)變片引線間兩端電壓為U1和下應(yīng)變片引線間兩端電壓為U2相等;即U1=U2,U=U1U2=0；

(2)當(dāng)金屬梁受力向下彎曲時(shí)，上面金屬電阻絲長(zhǎng)度變大，電阻變大，下面金屬電阻絲長(zhǎng)度變短，電阻變小；

由歐姆定律可知,電壓U=IR,電流一定時(shí),電阻越大,導(dǎo)體,U1變大,U2變小。壓力越小電子秤示數(shù)越小，也就是輸出的電壓越小，所以說傳感器輸出的電壓U隨外力F減小而減小。

(3)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。

(4)原半導(dǎo)體電阻隨溫度升高而增大，所以應(yīng)補(bǔ)償電阻隨溫度升高而減小，A選項(xiàng)電阻隨溫度的升高而減小，故A正確；