Question

5．閱讀短文，回答問(wèn)題：
力傳感器
常見(jiàn)的一種力傳感器由彈簧銅和應(yīng)變片組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示，彈簧銅右端固定，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的大小．
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1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）若向下力F越小，彈簧鋼的彎曲程度越�。ù�/�。�，傳感器輸出的電壓U越�。ù�/�。�．
（2）若向下的外力F₁時(shí)，上、下應(yīng)變片的電阻分別是R₁、R₂；外力F₂時(shí)，上、下應(yīng)變片的電阻分別是R₁′、R₂′．若F₁＜F₂，則R₁、R₂、R₁′、R₂′從大到小的排列是B
A．R₁＞R₂＞R₁′＞R₂′B．R₁′＞R₁＞R₂＞R₂′
C．R₁＞R₂＞R₂′＞R₁′D．R₁＞R₁′＞R₂′＞R₂
（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�。ù�/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，最合適的是如圖2中的A．
（5）當(dāng)F=0時(shí)，由于彈簧鋼具有彈性勢(shì)能，會(huì)導(dǎo)致傳感器輸出的電壓不等于0，產(chǎn)生“零誤差”，需進(jìn)行矯正．你的矯正“零誤差”的方法是：給下應(yīng)變片串聯(lián)一個(gè)阻值適當(dāng)?shù)碾娮瑁?

Answer 1

分析 （1）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．
（2）根據(jù)應(yīng)變片的阻值與長(zhǎng)度成正比分析R₁、R₂、R₁′、R₂′的關(guān)系；
（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��；
（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減低的電阻；
（5）測(cè)量時(shí)，受所用儀器和測(cè)量方法的限制，測(cè)量值和真實(shí)值之間總會(huì)有差別，這就是誤差．我們不能消滅誤差，但應(yīng)盡量的減小誤差．

解答 解：
（1）壓力越大電子秤示數(shù)越大，也就是輸出的電壓越大，所以說(shuō)傳感器輸出的電壓U隨外力F增大而增大；因此若向下的力F越小，彈簧鋼的彎曲程度越小，傳感器輸出的電壓U越小．
（2）因?yàn)橄蛳掠昧�時(shí)，上面的壓變片伸長(zhǎng)，下面的壓變片壓縮，因此上面應(yīng)變片的阻值大于下面應(yīng)變片的阻值；
又因?yàn)閴毫υ酱�，上面伸長(zhǎng)的越長(zhǎng)，下面壓縮的越段，因此當(dāng)F₁＞F₂，則R₁、R₂、R₁′、R₂′從大到小的排列R₁′＞R₁＞R₂＞R₂′，故B正確；
（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冬天比夏天小．
（4）原半導(dǎo)體電阻隨溫度升高而減小，所以應(yīng)補(bǔ)償電阻也隨溫度升高而減小增大，A選項(xiàng)電阻隨溫度的升高而減小，符合題意；
（5）當(dāng)彈簧鋼具有彈性勢(shì)能時(shí)，會(huì)導(dǎo)致傳感器輸出的電壓不等于0，因此當(dāng)F=0時(shí)，由于彈簧鋼具有彈性勢(shì)能；
 矯正“零誤差”的方法：給下應(yīng)變片串聯(lián)一個(gè)阻值適當(dāng)?shù)碾娮瑁?br />故答案為：（1）小；��；（2）B；（3）�。唬�4）A；（5）彈性勢(shì)能；給下應(yīng)變片串聯(lián)一個(gè)阻值適當(dāng)?shù)碾娮瑁?/p>

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．