Question

3．某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也要發(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(yīng)”．現(xiàn)用如圖1所示的電路研究某長薄板電阻R_x的壓阻效應(yīng)，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(nèi)阻約為1Ω）
B．電流表A_l（0.6A，內(nèi)阻r₁=5Ω）
C．電流表A₂（0.6A，內(nèi)阻r₂約為1Ω）
D．開關(guān)S，定值電阻R₀
（1）為了比較準(zhǔn)確地測量電阻R_x的阻值，請完成圖1虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計．
（2）定值電阻R₀的阻值應(yīng)該選用B．
A．0.5Ω         B．4Ω            C．20Ω            D．50Ω
（3）改變力的大小，得到不同的R_x值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的R_x值．最后繪成的圖象如圖2所示，除觀察到電阻R_x的阻值隨壓力F的增大而均勻減小外，根據(jù)圖線的對稱性還可以得到的結(jié)論是當(dāng)正反向壓力大小相等時，對應(yīng)的電阻阻值相等．
當(dāng)F豎直向下時，可得R_x與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是R_x=R_X=30-2F．

Answer 1

分析 （1）測電阻阻值應(yīng)測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，根據(jù)所給實驗器材與實驗原理作出實驗電路圖．
（2）由歐姆定律求出電路最小電阻，然后求出保護電阻的阻值，再選擇保護電阻；
（3）分析圖示圖象，根據(jù)圖象特點分析答題．

解答 解：（1）測電阻阻值需要測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，所給實驗器材沒有電壓表，可以用已知內(nèi)阻的電流表與待測電阻并聯(lián)，測出電阻兩端電壓，另一個電流表串聯(lián)在電路中測電路電流，實驗電路圖如圖所示：

（2）電路最小總電阻為：R_最小=$\frac{3}{0.6}$=5Ω，
則保護電阻阻值約為：R₀=R_最小-r=5-1=4Ω，
故選：B．
（3）由圖2所示圖象可知，圖象具有對稱性，當(dāng)正反向壓力大小相等時，對應(yīng)的電阻阻值相等；
由圖象可知，電阻與壓力是一次函數(shù)關(guān)系，設(shè)為R_X=R₀+kF，
由圖象可知：R₀=30Ω，把R_X=20Ω，F(xiàn)=-5N代入關(guān)系式解得：k=-2，
則關(guān)系式為：R_X=30-2F．
故答案為：（1）如圖；（2）B；（3）當(dāng)正反向壓力大小相等時，對應(yīng)的電阻阻值相等；R_X=30-2F

點評 伏安法測電阻原理時：用電壓表測出電阻兩端電壓，用電流表測出通過電阻的電流，然后由歐姆定律求出電阻阻值，當(dāng)沒有電壓表而有已知內(nèi)阻的電流表時，可以把電流表與待測電阻并聯(lián)，利用并聯(lián)電路電壓特點與歐姆定律測電阻兩端電壓．