图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤,其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是:挂钩上挂上重物,传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变,拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化,再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成将所称物体重量变换为电信号的过程。
(1)简述拉力敏感电阻丝的阻值随拉力变化的原因_______________________________。
(2)小明找到一根拉力敏感电阻丝RL,其阻值随拉力变化的图像如图乙所示,再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E约15V,内阻约2Ω;灵敏毫安表量程为10mA,内阻约5Ω;R是电阻箱,最大阻值是9999Ω;RL接在A、B两接线柱上,通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,接通电路完成下列操作.
a.滑环下不吊重物时,调节电阻箱,当电流表为某一合适示数I时,读出电阻箱的读数R1;
b.滑环下吊上待测重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;
c.调节电阻箱,使_______,读出此时电阻箱的读数R2;
d.算得图乙直线的斜率k和截距b;
则待测重物的重力G的表达式为G=_____(用以上测得的物理量表示),测得θ=53°(sin53°=0.8,cos53°=0.6),R1、R2分别为1052Ω和1030Ω,结合乙图信息,可得待测重物的重力G=_____N(结果保留三位有效数字)。
(3)针对小明的设计方案,为了提高测量重量的精度,你认为下列措施可行的是____________。
A.将毫安表换成量程不同,内阻更小的毫安表
B.将毫安表换成量程为10μA的微安表
C.将电阻箱换成精度更高的电阻箱
D.适当增大A、B接线柱之间的距离
电阻丝受拉力时,长度增加而横截面积减小,根据电阻定律知其阻值增大 电流表的示数仍为I 132N CD
【详解】
(1)电阻丝受拉力时,长度增加而横截面积减小,根据电阻定律知其阻值增大;
(2)根据等效替代法测电阻,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I;由其阻值随拉力变化的图像可得:
由平衡条件得:
由等效替代法测电阻得:
联立解得:
可得待测重物的重力
(3)为了提高测量重量的精度,将电阻箱换成精度更高的电阻箱,适当增大A、B接线柱之间的距离,根据闭合电路欧姆定理得电流
只有几毫安,所以不能将毫安表换成量程为10μA的微安表,或不能将毫安表换成其他量程,故选CD。
传感器:
1.概念:传感器指这样一类元件:它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为电路的通断。
2.传感器的作用:是把非电学量(如力、温度、光、声、化学成分等)转化为电学量(如电压、电流等)或电路的通断,从而实现很方便地测量、传输、处理或自动控制。传感器的种类很多、功能各异。常见的传感器有光敏电阻、热敏电阻、双金属温度传感器、霍尔元件。
3.原理:
4.应用一般模式:
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