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力传感器在电子秤中的应用

电子秤所使用的测力装置是力传感器．

常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示．弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片．若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩．力越大，弹簧钢的弯曲程度越大．

　　应变片结构如图乙所示，其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感．给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流，上应变片两引线间电压为U1，下应变片两引线间电压为U2，传感器把这两个电压的差值U(U＝U1－U2)输出，用来反映力F的大小．

金属电阻丝的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图丙所示．为消除气温变化对测量精度的影响，需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻，进行温度补偿．串联合适的电阻后，测量结果不再受温度影响．

(1)

这种力传感器是将力的大小转换为________(电流/电压)的装置．

(2)

外力F增大时，下列说法正确的是

[　　]

A．

上、下应变片金属电阻丝电阻都增大

B．

上、下应变片金属电阻丝电阻都减小

C．

上应变片金属电阻丝电阻减小，下应变片金属电阻丝电阻增大

D．

上应变片金属电阻丝电阻增大，下应变片金属电阻丝电阻减小

(3)

传感器输出的电压U随外力F增大而________．

(4)

进行温度补偿时，应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而________的电阻，下金属电阻丝串联阻值随温度升高而________的电阻．

(5)

如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压U2冬天比夏天________(大/小)．

答案：2．D;
解析：

(1)

电压(2分)

(3)

增大(2分)

(4)

减小(1分)　减小(1分)

(5)

小(2分)


练习册系列答案
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（2010?溧水县一模）阅读短文，回答问题．
在我国随着人民生活水平的提高加上“汽车下乡”政策的实施，不少农村家庭都购买了汽车，汽车开始进入普通百姓家庭．家住农村的小明同学家买了一辆崭新的奇瑞风云2三厢汽车（如图），相关参数配置如下表所示．他高兴极了，把车的里里外外都观察了个够．通过观察，小明发现汽车上的许多部件都用到了物理知识，下面是他列出的几项，请你帮他补充完整．
参              数
车身重量 1200kg 每个轮胎与地面的接触面 200cm2 变速器形式 5档手动
全车长度 4269mm 车身宽度 1686mm 车身高度 1492mm
最高车速 160（km/h） 油箱容积 50L 理论油耗 6L/100km
（1）汽车的发动机是汽油机，从能源可否再生的角度看，汽油是
不可再生
不可再生
能源．
（2）汽车驾驶室座位上有一根安全带，安全带的宽度比较大，让司机系上时觉得舒服；下面对此解释正确的是
C
C

A．增大受力面积，增大压强     
B．减小安全带对司机身体的压力
C．增大受力面积，减小压强     
D．增大安全带对司机身体的压力
（3）如果汽车停放在水平路面上，则该汽车对水平地面的压强是
1.5×105
1.5×105
Pa．
（g取10N/kg）
（4）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的
比热容
比热容
较大的性质；如果散热器中装有5kg的水，在温度升高10℃的过程中，水吸收的热量是
2.1×105
2.1×105
J．[已知c水=4.2×103J/（kg?℃）]
（5）如果小明家的汽车正常行驶100km （已知：1L=10-3m3，汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J/kg）．则：
①查阅上面表格中的汽车参数可知，理论情况下该车行驶100km所消耗的汽油的质量是
4.26
4.26
kg；理论情况下该车行驶100km汽油完全燃烧所产生的热量是
1.9596×108
1.9596×108
J．
②若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示，则在0-5s时间内，轿车发动机做功
4.5×105
4.5×105
J；轿车以30m/s速度匀速直线运动时受到的阻力是
3000
3000
N．
（2013?河北）阅读短文，回答问题．
地球同步卫星人造地球同步卫星发射过程可简化为点火加速、离开大气层后关闭发动机自由上升和调整姿态三个阶段．从地面上看，它相对于地球静止于赤道上空，与地球转动同步，故称地球同步卫星．在赤道上空约为36 000 km的高度上布设3颗通讯卫星，可实现除两极外的全球通讯．地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作．
（1）同步卫星相对于地面是
静止
静止
（选填“运动”或“静止”）的．
（2）点火加速阶段中能量转化为：化学能→内能→
机械
机械
能．
（3）从地面发送电磁波信号通过同步卫星返回至少需要
0.24
0.24
 s．
（4）同步卫星的用途有
通讯、广播电视
通讯、广播电视
（答出两种即可）
（2013?徐州二模）阅读短文，回答问题
微波炉是现代家庭中的烹饪工具．接通电源后微波炉内的磁控管能产生频率很高波长很短的电磁波，故称为微波．微波有以下重要特性：①微波的传播速度等于光速，微波遇到金属物体，会像光遇到镜子一样地发生反射．②微波遇到绝缘材料，如玻璃、塑料等，会像光透过玻璃一样顺利通过．③微波遇到含水的食品，能够被其大量吸收，引起食品内部分子发生剧烈的振动，达到加热食品的目的．④过量的微波照射对人体有害．
（1）微波在真空中的传播速度为
3×108
3×108
m/s．
（2）若一微波束与金属板成30°角射向金属板，反射时反射角为
60°
60°
．
（3）为防止微波泄漏对人体造成伤害，在玻璃炉门内侧应装有
金属网
金属网
．
（4）小明家使用的微波炉功率为1000W，小明用该微波炉加热质量为300g、温度为20℃的水至沸腾，用时2min，这段时间内微波炉消耗的电能是多少？[盛水容器吸热不计，气压为一个标准大气压]．
阅读短文，回答问题．
冰糕不化
炎热的夏天，小明为了消暑买了一支冰糕，可没过多长时间，冰糕就化了．他看了看街边卖冰糕的人用棉被将冰糕箱捂得非常严实，心想：这不是让冰糕化得更快吗？怎样才能使冰糕化得慢些呢？他猜想：一种是像所看到的那样用棉被捂着化得慢，另一种是放在铝制饭盒内再盖紧盒盖．他做了实验进行对比：同时将两支冰糕分别放在铝饭盒和棉被里，结果饭盒里的冰糕10min就化成水了，放在棉被里的冰糕20min才化成水．
（1）小明得出的结论是什么？
棉花不善于传热，金属善于传热
棉花不善于传热，金属善于传热

（2）为什么冬天穿着棉衣暖和？
因为棉衣不善于传热，身体的热不易向外传递，所以穿棉衣暖和．
因为棉衣不善于传热，身体的热不易向外传递，所以穿棉衣暖和．

（3）小明探究出的这个结论在日常生活中还有什么应用？请举一例．
冬天睡觉时盖棉被暖和．
冬天睡觉时盖棉被暖和．

（4）在这次探究过程中，小明运用的主要科学探究方法是
控制变量法
控制变量法
．
阅读短文并回答问题
                                         潜艇的“耳目”----声呐
潜艇作战时需要长时间在水下潜航，这就决定它只能依靠声呐进行探测，所以声呐在潜艇上的重要性更为突出，被称为潜艇的“耳目”．
声呐能够向水中发射声波，声波的频率大多在10kHz-30kHz之间，由于这种声波的频率较高，可以形成较指向性．声波在水中传播时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回来的声波被声呐接收，根据声信号往返时间可以确定目标的距离．
声呐发出声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，它的变化规律是：如果回声的音调变高，说明目标正向潜艇靠拢；如果回声的音调变低，说明目标远离．
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请回答以下问题：
（1）人耳能够听到声波的频率范围是
 
kHz到
 
kHz．
（2）如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在10s内接收到经B潜艇反射回来的信号，且信号频率不变，潜艇B与潜艇A的距离是
 
．（设声波在海水中传播速度为1500m/s）
（3）由上述材料可以分析，当火车鸣着笛驶向我们时，我们听到的笛声的音调会
 
（选填变大或变小）．
（4）在月球上
 
（选填“能”或“不能”）用声呐技术来测量物体间的距离，理由是：
 
．
（5）小亮在关注大海中的潜艇时还发现海水不容易结冰，为了探究这个问题，小亮同学用纯水、淡盐水、浓盐水制得质量均为lkg的纯冰、淡盐冰、浓盐冰，在相同加热条件下测量三者的温度变化，并得到图二的三条温度变化曲线（纯冰对应曲线①、淡盐冰对应曲线②、浓盐冰对应曲线③）
a、由②号图象可知，淡盐冰在10min时开始
 
，此过程需要
 
（选填吸热或放热）．
b、分析三条曲线我们可知下雪天在路面撒盐是为了
 
（选填“升高”或“降低”）水的凝固点．

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