题目内容
【题目】阅读短文,回答问题.
压力传感器
压力传感器种类很多,电子秤中测力装置所使用的电阻应变式压力传感器的原理如图1所示,金属梁右端为固定端,左端为自由端,金属梁的上、下表面各紧贴一块相同的应变片,应变片结构如图2所示,它主要是由基地、金属电阻丝和引线等组成,电阻丝固定在基底上,当应变片被拉长时,金属电阻丝同时被拉长,电阻丝的电阻变大,反之,当应变片把压缩时,金属电阻丝变短,电阻丝的电阻变小.
当自由端受到向下的压力F时,金属梁向下弯曲,上应变片被拉长,下应变片被压缩,如果上、下金属电阻丝有大小不变的电流I通过时.上应变片引线间两端电压为U1 , 下应变片引线间两端电压为U2 . 传感器可以通过输出两个电压的差值U(U=U1﹣U2)来反映压力F的大小.
请回答下列问题:
(1)当应变片被拉长时,金属电阻丝的电阻或变大,原因是 .
(2)当金属梁没有受到压力时,由于 , 所以U1=U2 , U=0
(3)当金属梁受力向下弯曲时,U1 , U2(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】
(1)导体的长度越大、横截面积越小电阻越大
(2)两应变片的电阻相等,通过两应变片的电流相等
(3)变大;变小
【解析】解:(1)当应变片被拉长时,电阻丝长度变大,横截面积变小,所以电阻变大;(2)由题意可知,金属梁的上、下表面的应变片完全相同,即两应变片的电阻相同,且两应变片串联在电路中,所以通过两应变片的电流相等,根据U=IR可知,上应变片引线间两端电压为U1和下应变片引线间两端电压为U2相等;即U1=U2 , U=U1﹣U2=0;(3)当金属梁受力向下弯曲时,上面金属电阻丝长度变大,电阻变大,下面金属电阻丝长度变短,电阻变小;由欧姆定律可知,电压U=IR,电流一定时,电阻越大,导体,U1变大,U2变小.
所以答案是:(1)导体的长度越大、横截面积越小电阻越大;(2)两应变片的电阻相等,通过两应变片的电流相等;(3)变大;变小.
【考点精析】解答此题的关键在于理解影响电阻大小的因素的相关知识,掌握决定电阻大小的因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的:材料、长度、横截面积和温度.(电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关),以及对欧姆定律及其应用的理解,了解欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR).
【题目】我国自行制造的履带式旋挖井机,用于建筑工地打井作业,它的结构示意图如图1所示.整机由主机B、动力连杆C和支架E及钢丝绳H组成,附属设备由空心钻杆A和钻头D(大小可根据需要更换)组成.旋挖井机工作时,主机通过C将动力传给A,A带动D竖直往下旋挖,并将挖出的泥沙填充到A内;停止旋挖时,C与A完全分离,H的拉力可把A、D和泥沙提到地面.部分数据见下表:
名称 | 旋挖井机 | |
整机质量 | 9×104kg | |
钻杆质量 | 5×103kg | |
钻头 | 直径 | 质量 |
40cm | 100kg | |
80cm | 200kg | |
120cm | 300kg |
(1)假设旋挖井机用20s将0.5t的泥沙从井下先提高10m,接着又用5s将泥沙水平移动3m后卸到地面上,求此过程中,旋挖井机做的有用功和有用功率.
(2)把已卸掉泥沙的A和D固定好后竖直立放在井中,此时C与A完全分离且H处于松弛状态,固定在A上的D的横截面示意图如图2所示,其中S为D与泥沙的接触面积(即图中的阴影部分),R为D的半径,求D对井底泥沙的压强.
(3)假设某时旋挖井机靠近A一侧的履带离开地面向上翘起,且只有M点着地,H处于松弛状态,A对C竖直向上的力为F,请你比较此状态下整机重力G(重心在O点)与力F的大小.