Question

12．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變片組成，其結構示意圖如圖1甲所示．彈簧鋼右端固定，在其上、下表面各貼一個相同的應變片．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，上應變片被拉伸，下應變片被壓縮．
    應變片采用半導體材料制成，其阻值與長度成正比．給上、下應變片提供相等且恒定不變的電流，上應變片兩端電壓為U₁，下應變片兩端電壓為U₂，傳感器把這兩個電壓的差值U（U=U₁-U₂）輸出，用來反映力F的大�。�
半導體應變片的阻值隨溫度會發(fā)生變化，其變化情況如圖1乙所示．為消除溫度變化對測量精度的影響，需分別給上、下應變片串聯一只合適的電阻，進行溫度補償．串聯合適的電阻后，測量結果不再受溫度影響．

（1）若向下力F越小，彈簧鋼的彎曲程度越大（大/小），傳感器輸出的電壓U越大（大/�。�．
（2）若向下的外力F₁時，上、下應變片的電阻分別是R₁、R₂；外力F₂時，上、下應變片的電阻分別是R₁′、R₂′．若F₁＜F₂，則R₁、R₂、R₁′、R₂′從大到小的排列是D
A．R₁＞R₂＞R₁′＞R₂′B．R₁′＞R₁＞R₂＞R₂′
C．R₁＞R₂＞R₂′＞R₁′D．R₁＞R₁′＞R₂′＞R₂
（3）如果未進行溫度補償，自由端受到相同的力F作用，該傳感器下應變片兩端的電壓U₂冬天比夏天�。ù�/�。�．
（4）進行溫度補償時，應給下應變片串聯的電阻，最合適的是如圖2中的D．
（5）當F=0時，由于彈簧鋼具有彈性勢能，會導致傳感器輸出的電壓不等于0，產生“零誤差”，需進行矯正．你的矯正“零誤差”的方法是：對儀器進行檢測．

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越大，也就是輸出的電壓越大．
（2）外力F₁時，上、下應變片的電阻分別是R₁、R₂；此時R₁＞R₂，外力F₂時，上、下應變片的電阻分別是R₁′、R₂′，此時R₂′＞R₁′；
（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）半導體物理效應都和溫度有關，為了消除溫度影響，在要求高的場合都需要進行溫度補償．所以串聯的電阻應該是隨著溫度的升高而減低的電阻；
（5）測量時，受所用儀器和測量方法的限制，測量值和真實值之間總會有差別，這就是誤差．我們不能消滅誤差，但應盡量的減小誤差．

解答 解：（1）壓力越大電子秤示數越大，也就是輸出的電壓越大，所以說傳感器輸出的電壓U隨外力F增大而增大．
（2）外力F₁時，上、下應變片的電阻分別是R₁、R₂；此時R₁＞R₂，外力F₂時，上、下應變片的電阻分別是R₁′、R₂′，此時R₂′＞R₁′，若F₁＞F₂，則R₁、R₂、R₁′、R₂′從大到小的排列R₁＞R₂′＞R₁′＞R₂；
（3）冬天比夏天電阻增加的小，所以該傳感器下應變片兩端的電壓U₂冬天比夏天�。�
（4）原半導體電阻隨溫度升高而減小，所以應補償電阻隨溫度升高而增大，D選項電阻隨溫度的升高而增大，符合題意；
（5）當F=0時，由于彈簧鋼具有彈性勢能，會導致傳感器輸出的電壓不等于0．矯正“零誤差”的方法是對儀器進行檢測．
故答案為：
（1）大；大；（2）D；（3）��；（4）D；（5）彈性勢能；對儀器進行檢測．

點評 本題考查歐姆定律的應用和影響電阻大小的因素，關鍵知道影響電阻大小的因素是導體的材料、長度、橫截面積和溫度，難點是根據題目所給信息結合我們所學知識解題．