Question

2．某些固體材料受到外力的作用后，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“壓阻效率”，現(xiàn)用如圖甲所示的電路研究某薄板形電阻R的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實(shí)驗(yàn)室中有下列器材可供選用：
電源E（3V，內(nèi)阻約為1Ω）
電壓表V₁（15V，內(nèi)阻約為20kΩ）
電壓表V₂（6V，內(nèi)阻r₁=6kΩ）
電流表A₁（0.6A，內(nèi)阻約為1Ω）
電流表A₂（0.6A，內(nèi)阻r₂=5Ω）
滑動(dòng)變阻器R₁（10Ω，額定電流0.1A）
滑動(dòng)變阻器R₂（20Ω，額定電流1A）
（1）應(yīng)選用的器材是E、A₁、A₂、R₂（請(qǐng)?zhí)畲��?hào)）．
（2）請(qǐng)完成圖甲電路圖中虛框內(nèi)的部分，用相應(yīng)的符號(hào)標(biāo)注元件．
（3）在電阻R上加一個(gè)鉤碼，閉合開(kāi)關(guān)S，記下電表A₁、A₂讀數(shù)分別為I₁、I₂，得R₁=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
（4）改變鉤碼的個(gè)數(shù)，得到不同的R₁值，再用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得鉤碼的重力，繪成圖象如圖乙，可得R₁與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是R₁=16-2F．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意明確所需要的器材；
（2）由于知道電流表A₂的阻值，所以用電流表A₂作為電壓表使用，電流表A₁連在干路上即可求出電阻R_x的阻值；
（3）根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可求得電阻；
（4）根據(jù)圖象性質(zhì)可明確R₁與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系．

解答 解：（1）本題中需要用到電源E；由于兩電壓表的量程都較大，無(wú)法正常使用；故可用已知內(nèi)阻的電流表A₂充當(dāng)電壓表使用；A₁用作電流表；
R的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，滑動(dòng)變阻器起限流作用，為了方便調(diào)節(jié)應(yīng)選擇與R阻值比較大的滑動(dòng)變阻器R₂．
（2）因電流表A₁的內(nèi)阻與R差別不大，所以應(yīng)采用電流表外接法，設(shè)計(jì)電路圖如圖所示；

（3）電流表A₂和壓敏電阻并聯(lián)，電壓為：
I₂r₂=（I₁-I₂）R_x
解得：R_x=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$（其中I₁為電表A₁讀數(shù)，I₂為電表A₂讀數(shù)）．
（4）從圖象可知，其電阻和壓力關(guān)系為一次函數(shù)，由圖結(jié)合圖象中（0，16）與（4，8）兩點(diǎn)可知R_x=16-2F．
故答案為：
（1）E、A₁、A₂、R₂；
（2）如圖所示；
（3）$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$
（4）16-2F．

點(diǎn)評(píng) 解決該題關(guān)鍵要熟練電路的串并聯(lián)知識(shí)和歐姆定律的運(yùn)用，本題考查“安安法”測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理，記住已知內(nèi)阻的電流表也可以當(dāng)電壓表使用．