Question

9．某些固體材料受到外力后除了產生形變，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”．現(xiàn)用如圖所示的電路研究某長薄板電阻R_x的壓阻效應．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，內阻約為1Ω）
B．電流表A₁（0.6A，內阻r₁約為1Ω）
C．電流表A₂（0.6A，內阻r₂=5Ω）    
D．開關S，定值電阻R₀
（1）實驗電路如圖甲所示，為了較準確地測量電阻R_x的阻值，虛線圓框①內應該接電流表A₂，虛線圓框②內應該接電流表A₁．（選填“A₁”或“A₂”）

（2）在電阻R_x上加一個豎直向下的力F，閉合開關S，記下電表讀數(shù)．若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R_x值，繪出R_x-F圖象如圖乙所示．則當F豎直向下時，R_x與所受壓力F的數(shù)值關系是R_x=16-2F．（各物理量單位均為國際單位）
（4）定值電阻R₀的阻值應該選用B．
A．1Ω            B．5Ω         C．10Ω         D．20Ω

Answer 1

分析 （1）分析圖示電路圖根據(jù)測電阻的原理選擇電流表．
（2）根據(jù)電路圖應用歐姆定律求出電阻的表達式．
（3）根據(jù)圖示圖象求出電阻的表達式．
（4）應用歐姆定律求出電路的最小電阻然后選擇電阻．

解答 解：（1）測電阻阻值要測出電阻兩端電壓與流過電阻的電流，由題意可知，電流表A₂的內阻已知，可以把該電流表與待測電阻并聯(lián)測電壓，因此虛線圓框①內應該接電流表A₂，虛線圓框②內應該接電流表A₁．
（2）由歐姆定律可知：R_x=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{X}}$=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
（3）設R_x=kF+R₀，由圖示圖象可知，R_x=0Ω時F=4.5N，F(xiàn)=0N時R_x=16Ω，代入R_x=kF+R₀解得：R₀=16Ω，k=-2，則R_x=16-2F；
（4）電源電動勢為3V，電流表量程為0.6A，電路最小阻值為：R_min=$\frac{E}{{I}_{max}}$=$\frac{3}{0.6}$=5Ω，則保護電阻應選擇B；
故答案為：（1）A₂；A₁；（2）$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$；（3）16-2F；（4）B．

點評 本題考查了實驗器材的選擇、實驗數(shù)據(jù)處理，分析清楚電路結構、理解實驗原理是解題的關鍵；要掌握待定系數(shù)法在求出函數(shù)表達式中的應用．