Question

7．某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也發(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(zhǎng)薄板電阻R_x的壓阻效應(yīng)．已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實(shí)驗(yàn)室中有下列器材：
A．電源E（3V，內(nèi)阻約為1Ω）
B．電流表A₁（0.6A，內(nèi)阻r₁約為1Ω）
C．電流表A₂（0.6A，內(nèi)阻r₂=5Ω） 
D．開關(guān)S，定值電阻R₀

①為了較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻R_x的阻值，請(qǐng)將電流表A₂接入虛線框內(nèi)并畫出其中的電路圖．
②在電阻R_x上加一個(gè)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，則R_x=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$（用字母表示）．
③改變力的大小，得到不同的Rx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．當(dāng)F豎直向下（設(shè)豎直向下為正方向）時(shí)，可得R_x與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是R_x=16-2F．（各物理量單位均為國(guó)際單位）
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 ①測(cè)電阻阻值應(yīng)測(cè)出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)原理作出實(shí)驗(yàn)電路圖．
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)用并聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出電阻阻值．
③分析圖示圖象，根據(jù)圖象特點(diǎn)分析答題．
④由歐姆定律求出電路最小電阻，然后求出保護(hù)電阻的阻值，再選擇保護(hù)電阻．

解答 解：①由于題目中沒有電壓表，為了比較準(zhǔn)確測(cè)量電阻R_x的阻值，由于知道電流表A₂的阻值，所以用電流表A₂的作為電壓表使用，電流表A₁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：I₂r₂=（I₁-I₂）R_x，R_x=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$；
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=$\frac{E}{{I}_{1最大}}$=$\frac{3}{0.6}$=5Ω，則保護(hù)電阻阻值約為：R₀=R_最小-r=5-1=4Ω，因此定值電阻應(yīng)選擇：B．
故答案為：①電路圖如圖所示；②$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$；③16-2F；④B．

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