Question

【题目】阅读短文，回答问题：

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，使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）．

Answer 1

【答案】（1）电压； （2）D； （3） 增大；（4）减小、减小； （5）小

【解析】

试题分析：（1）由“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．”可知

这种力传感器是将力的大小转换为电压的装置．

（2）由“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．”和电阻与长度的关系可知外力F增大时，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。故选D

（3）由“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．”和“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．”可知，传感器输出的电压U随外力F增大而增大。

（4）由图丙可知，金属电阻丝的阻值随温度的增大而减小，所以，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减小的电阻，同样下金属电阻丝串联阻值也是随温度升高而减小的电阻．

（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冬天比夏天小，因为冬天温度低，下金属电阻丝电阻小．