Question

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力傳感器在電子秤中的應用電子秤所使用的測力裝置是力傳感器．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，則彈簧鋼發生彎曲，上應變片被拉伸，下應變片被壓縮．力越大，彈簧鋼的彎曲程度越大．應變片結構如圖乙所示，其中金屬電阻絲的阻值對長度變化很敏感．給上、下金屬電阻絲提供相等且大小不變的電流，上應變片兩引線間電壓為U₁，下應變片兩引線間電壓為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的大小．金屬電阻絲的阻值隨溫度會發生變化，其變化情況如圖丙所示．為消除氣溫變化對測量精度的影響，需分別在上、下應變片金屬電阻絲與引線之間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）這種力傳感器是將力的大小轉換為

電壓

（電流/電壓）的裝置．
（2）外力F增大時，下列說法正確的是

D

．
A．上、下應變片金屬電阻絲電阻都增大
B．上、下應變片金屬電阻絲電阻都減小
C．上應變片金屬電阻絲電阻減小，下應變片金屬電阻絲電阻增大
D．上應變片金屬電阻絲電阻增大，下應變片金屬電阻絲電阻減小
（3）傳感器輸出的電壓U隨外力F增大而

增大

．
（4）進行溫度補償時，應給上金屬電阻絲串聯阻值隨溫度升高而

減小

的電阻，下金屬電阻絲串聯阻值隨溫度升高而

減小

的電阻．
（5）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

小

（大/小）．

Answer 1

分析：（1）從題目所給信息中可知，傳感器傳輸的是電壓的差值，用電壓的差值來反映力F的大小．
（2）外力F增大時，上應變片被拉伸，下應變片被壓縮，應變片長度發生變化，可知電阻的變化．
（3）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．
（4）由圖丙可知，金屬電阻絲的阻值隨溫度的增大而增大，所以串聯的電阻應該是隨著溫度的升高而減低的電阻．
（5）冬天溫度低，電阻受溫度的影響比夏天小，所以電阻增加的小．

解答：解：（1）傳感器把兩個電壓的差值輸出，用來反映力F的大小，所以這種力傳感器是將力的大小轉換為電壓的裝置．
（2）外力F增大時，上應變片金屬電阻絲長度變大，電阻變大，下應變片金屬電阻絲長度變短，電阻變小．
故選D．
（3）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．
（4）未進行溫度補償時，金屬電阻絲的阻值隨溫度的增大而增大，所以串聯的電阻應該是隨著溫度的升高而減低的電阻．
（5）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冬天比夏天小．
故答案為：（1）電壓；（3）增大；（4）減小；減小；（5）小．

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．