Question

10．某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”．現(xiàn)用如圖1所示的電路研究某長薄板電阻R_x的壓阻效應(yīng)，已知R_x的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實驗室中有下列器材：
A．電源E（3V，內(nèi)阻約為1Ω）
B．電流表A_l（0.6A，內(nèi)阻r₁=5Ω）
C．電流表A₂（0.6A，內(nèi)阻r₂約為1Ω）
D．開關(guān)S，定值電阻R₀

（1）為了比較準確地測量電阻R_x的阻值，請完成圖1虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計．
（2）在電阻R_x上加一個豎直向下的力F（設(shè)豎直向下為正方向），閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A₁的讀數(shù)為I₁，A₂的讀數(shù)為I₂，得R_x=$\frac{{{I_1}{r_1}}}{{{I_2}-{I_1}}}$（用字母表示）．
（3）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2所示，除觀察到電阻R_x的阻值隨壓力F的增大而均勻減小外，還可以得到的結(jié)論是壓力反向，阻值不變．當F豎直向下時，可得R_x與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是R_x=16-2F．
（4）定值電阻R₀的阻值應(yīng)該選用B．
A．1Ω         B．5Ω            C．10Ω            D．20Ω

Answer 1

分析 由于知道電流表A₁的阻值，所以用電流表A₁的作為電壓表使用，電流表A₂連在干路上即可求出電阻Rx的阻值，再根據(jù)圖象的特點得出結(jié)論和求解函數(shù)關(guān)系即可．

解答 解：（1）由于題目中沒有電壓表，為了比較準確測量電阻R_x的阻值，由于知道電流表A₁的阻值，所以用電流表A₁的作為電壓表使用，電流表A₂連在干路上即可求出電阻R_x的阻值．電路圖如圖所示：

（2）根據(jù)串并聯(lián)和歐姆定律得：I₁r₁=（I₂-I₁）R_x，R_x=$\frac{{I}_{1}{r}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$，
（3）從圖象上可以看出壓力方向改變，其阻值不變，其電阻與壓力關(guān)系為一次函數(shù)，
由圖象可得：R_x=16-2F；
（4）電路最小總電阻為：R_最小=$\frac{E}{{I}_{2m}}$=$\frac{3}{0.6}$Ω=5Ω，則保護電阻阻值約為：R₀=R_最小-r=5-1=4Ω，故選B．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）$\frac{{{I_1}{r_1}}}{{{I_2}-{I_1}}}$；
（3）壓力反向，阻值不變；16-2F；
（4）B．

點評 解決該題關(guān)鍵要熟練電路的串并聯(lián)知識和歐姆定律的運用，能夠把數(shù)學(xué)知識和物理問題結(jié)合求解．