Question

3．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�。�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=0．
（2）當(dāng)彈簧鋼受力向下彎曲時(shí)，U₁變大，U_2變小．（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冬天比夏天小（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A．

Answer 1

分析 （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．

解答 解：（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=U₁-U₂=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(shuō)傳感器輸出的電壓U隨外力F減小而減�。�
（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�。�
（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；
故答案為：（1）0；（2）變大；變�。唬�3）��；（4）A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查歐姆定律的應(yīng)用和影響電阻大小的因素，關(guān)鍵知道影響電阻大小的因素是導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積和溫度，難點(diǎn)是根據(jù)題目所給信息結(jié)合我們所學(xué)知識(shí)解題