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力传感器在电子秤中的应用
电子秤所使用的测力装置是力传感器.
常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成,其结构示意图如图甲所示.弹簧钢右端固定,在其上、下表面各贴一个相同的应变片.若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F,则弹簧钢发生弯曲,上应变片被拉伸,下应变片被压缩.力越大,弹簧钢的弯曲程度就越大.
应变片结构如图乙所示,其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感.给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流,上应变片两引线间电压为U1,下应变片两引线间电压为U2,传感器把这两个电压的差值U(U=U1-U2)输出,用来反映力F的大小.
金属电阻丝的阻值随温度会发生变化,其变化情况如图丙所示.为消除气温变化对测量精度的影响,需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻,进行温度补偿.串联合适的电阻后,测量结果不再受温度影响.
(1)这种力传感器是将力的大小转换为 _____ (选填“电流”或“电压”)的装置.
(2)外力F增大时,下列说法中正确的是 _______ .
A.上、下应变片金属电阻丝电阻都增大
B.上、下应变片金属电阻丝电阻都减小
C.上应变片金属电阻丝电阻减小,下应变片金属电阻丝电阻增大
D.上应变片金属电阻丝电阻增大,下应变片金属电阻丝电阻减小
(3)传感器输出的电压U随外力F增大而 _____ .
(4)进行温度补偿时,应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而 ____ 的电阻,下金属电阻丝串联阻值随温度升高而 ______的电阻.
(5)如果未进行温度补偿,自由端受到相同的力F作用,该传感器下应变片两端的电压U2冬天比夏天 ____(选填“大”或“小”).
在测量“小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,选用电压恒为6 V的电源,额定电压3.8 V的小灯泡.如图甲是未连接完整的实验电路.
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整_____.(要求:滑动变阻器的滑片P向A端移动时小灯泡变暗,连线不能交叉)
(2)闭合开关后,调节滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为 ____ V时,小灯泡正常发光.此时电流表的示数如图乙所示,则灯泡正常发光的电阻是______Ω.
(3)若实验时,上述电路中仅电压表上标有“15 V”的接线柱已损坏,且暂无条件修复.在不更换器材的情况下为了能继续完成实验,你的方法是: _________ .
如图所示，R1是0～20Ω的滑动变阻器，闭合开关S后，电压表示数为6V，电流表A1的示数是1.5A，电流表A2的示数是0.5A，求：
（1）R2的阻值和变阻器R1接入电路的电阻_____？
（2）电流表A1的量程是0～3A，电流表A2的量程是0～0.6A，为使电表不损坏，滑动变阻器接入电路的电阻值至少要多大_____？
如图所示,电源电压为6 V.闭合开关S,电压表V1示数为4 V,电流表示数为0.4 A.
求:(1)电压表V2的示数____;
(2)R1、R2的阻值____,______.
小明在探究“电流大小与哪些因素有关”的实验中(如图所示),
(1)连接电路时,开关应 _____,请用笔画线代替导线,根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整____.
(2)闭合开关前,图乙中滑动变阻器的滑片P应位于 ____ (选填“A”或“B”)端,可以起到 _______ 的作用.
(3)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表有示数,故障的原因可能是(写出两种):
① ________; ② _________ .
(4)排除故障后,小明通过实验得到数据如表1所示,其中第1次实验的电流表示数如图丙所示,为____A,所用电阻R的阻值是 ____Ω,根据表1的数据,可得出结论: _________.
(5)小明继续探究电流与电阻的关系,将电阻R先后更换为 5 Ω和15 Ω的电阻进行实验,得到数据如表2所示,通过分析表2的数据可知,小明在操作过程中存在的错误是:__________.
在如图所示的电路中,电阻 R1=6Ω,R2=8Ω,电源电压及定值电阻 R的阻值未知.当开关S接位置1时,电流表的示数为0.4A,则此时 R1两端的电压是_____V;当开关S接位置2时,电流表的示数将大于_____A且小于0.4A.
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