Question

9．某學(xué)習(xí)小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室有一壓力傳感器，其電阻R與壓力F線性關(guān)系如圖甲所示，他們利用有關(guān)電學(xué)知識(shí)及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)制作測(cè)量物體質(zhì)量的電子秤．

（1）學(xué)習(xí)小組同學(xué)利用一直流電源，其端電壓U與電流I關(guān)系如圖乙所示，則該電源電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)阻r=2Ω．
（2）現(xiàn)有刻度均勻的電流表A：量程為0～3A（內(nèi)阻不計(jì)），導(dǎo)線及電鍵等，在傳感器上面固定絕緣載物板（質(zhì)量不計(jì)），按照?qǐng)D丙連接電路．
（3）根據(jù)設(shè)計(jì)電路，重力加速度取g=10m/s²，該電子秤可測(cè)量物體的最大質(zhì)量m=180kg．若電流表刻度1A、2A、3A分別對(duì)應(yīng)物體質(zhì)量m₁、m₂、m₃，△m=m₂-m₁，△m′=m₃-m₂，則△m＞△m′（填“＞”、“=”或“＜”）
（4）若該直流電源使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則該電子秤讀數(shù)相對(duì)真實(shí)值偏�。ㄌ睢捌�大”或“偏小”），屬于系統(tǒng)誤差（填“系統(tǒng)”或“偶然”）．

Answer 1

分析 （1）電源U-I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動(dòng)勢(shì)，圖象斜率的絕對(duì)值是電源內(nèi)阻．
（3）物體的質(zhì)量越大，壓力傳感器受到的壓力越大，壓力傳感器電阻越小，電路電流越大，電路最大電流是電流表量程，由歐姆定律求出傳感器接入電路的最小阻值，然后求出物體的最大質(zhì)量；根據(jù)閉合電路歐姆定律分析答題．
（4）應(yīng)用根據(jù)閉合電路歐姆定律分析電源使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)后電子稱(chēng)測(cè)量值與真實(shí)值間的關(guān)系，然后答題．

解答 解：（1）由圖示電源U-I圖象可知，圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值為12，則電源電動(dòng)勢(shì)：E=12V，電源內(nèi)阻：r=$\frac{△U}{△I}$=$\frac{12-2}{5}$=2Ω；
（3）電流表量程為3A，電路最大電流為3A，電路最小電阻阻值：R_最小+r=$\frac{E}{{I}_{最大}}$=$\frac{12V}{3A}$=4Ω，傳感器接入電路的最小阻值：R_最小=2Ω；
由圖甲可知，傳感器阻值與所受壓力的關(guān)系為：R=kF+b，由圖示圖象可知：b=20，0=2000k+b，k=-0.01，則R=-0.01F+20，
當(dāng)R=2Ω時(shí)：2=-0.01F+20，則F=1800N，由平衡條件可知：F=G=mg，則：m_最大=180kg；
電流為1A時(shí)：R₁=$\frac{E}{{I}_{1}}$-r=10Ω，10=-0.01F₁+20，F(xiàn)₁=1000N，F(xiàn)₁=G₁=m₁g，m₁=100kg，
電流為2A時(shí)：R₂=$\frac{E}{{I}_{2}}$-r=4Ω，4=-0.01F₂+20，F(xiàn)₂=1600N，F(xiàn)₂=G₂=m₂g，m₂=160kg，
電流為3A時(shí)：m₃=m_最大=180kg，則：△m=m₂-m₁=60kg，△m′=m₃-m₂=20kg，則△m＞△m′．
（4）若該直流電源使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，電源的電動(dòng)勢(shì)變小，電源內(nèi)阻變大，在同一刻度值傳感器電阻應(yīng)更大，所測(cè)物體實(shí)際質(zhì)量偏大，則該電子秤讀數(shù)相對(duì)真實(shí)值偏��；屬于系統(tǒng)誤差．
故答案為：（1）12；2；（3）180；＞；（4）偏小；系統(tǒng)．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合題，所涉及的知識(shí)點(diǎn)與問(wèn)題較多，本題有一定的難度；要掌握應(yīng)用圖象法求電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的方法；根據(jù)圖甲所示圖象求出壓力傳感器與壓力的關(guān)系是解題的關(guān)鍵．