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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）．

小明想比较阻燃型保温材料和普通保温材料的保温性能．他用厚度相同的两种材料的板材制成大小相同的两只盒子，盒盖上开有插温度计的小孔．首先在阻燃型材料的盒内放一烧杯，烧杯中倒入适量的热水，盖上盖子，测得温度如图所示，并记录温度计示数下降10℃所用的时间t₁．然后将烧杯移至普通保温材料的盒内，盖上盖子，记录温度下降10℃所用的时间t₂．上述实验再重复做两次．

（1）图示温度计示数为               ℃．

（2）下面是小明设计的实验数据记录表格．

表格中A处填写的物理量是               ，其单位是               ．

（3）小明实验方案中存在明显问题，请你帮他指出来．答：               ．

（4）小华针对小明方案中存在的问题，对方案进行修改．简要写出修改后正确的实验方案．答：               ．

小华做测量灯泡电功率的实验，所用小灯泡额定电压为2.5V．

（1）如图甲所示，用笔画线代替导线，将实验电路连接完整．

（2）当电压表的读数为               V时，小灯泡达到额定功率，此时电流表的示数如图乙所示，其值为               A，小灯泡的额定功率为               W．

（3）实验时闭合开关，两表均有示数，然后将灯泡从灯座中取走，电流表               （有/没有）示数，电压表               （有/没有）示数．

在研究两个靠近的异名磁极周围磁感线的分布时，几位同学提出了以下四种猜想：

（1）利用所学知识，断定猜想               和               肯定是错误的．你判断的依据是：磁体外部的磁感线都是               ．

（2）请设计一个简单实验，验证剩下的两个猜想是否正确．简述你的实验方案．主要器材：               ；简要做法：               ；判断方法：               ．

如图所示是小明制作的一只模拟调光灯．电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V．闭合开关，回形针在铅笔芯最右端时，灯泡两端的电压为0.6V，流过灯泡的电流为0.1A．向左移动回形针，小灯泡正常发光时，流过灯泡的电流为0.3A．求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2）回形针在最右端时，铅笔芯接入电路的电阻；

（3）小灯泡正常发光时，铅笔芯5min内消耗的电能．

小明健身用的拉力器结构如图所示．他用250N的拉力向下拉动拉杆，使20kg的配重块在 2s内匀速升高40cm．不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg．求：

（1）所拉配重块的重力；

（2）2s内配重块运动的速度；

（3）此过程中拉力器的机械效率．

按题目要求作图：

（1）如图甲所示，排球在空中飞行，画出它所受重力的示意图．

（2）如图乙所示，用笔画线代替导线将电灯和开关接到电路中．

（3）如图丙所示，根据给定的反射光线画出由空气斜射到水面的入射光线．

小明用托盘天平测量铁块的质量，所用天平的标尺如图所示，最小砝码的质量与标尺最大刻度值相同．测量前，将天平放在水平桌面上，移动游码到标尺的 　　　　　　 刻度处，调节平衡螺母，使天平平衡．测量时右盘加入一定量的砝码后，天平的指针偏向左侧，这时铁块的质量 　　　　　　 （小于/等于/大于）右盘中砝码的总质量．再加入5g的砝码后，指针偏向右侧．接下来的操作是： 　　　　　　 ，直至天平平衡．

在观察水沸腾的实验中，烧杯中装入100mL水，其质量是 　　　　　　 kg．已知水的比热容是4.2×10³ J/（kg?℃），在标准大气压下，将这些水从20℃加热到沸腾，需要吸收　　　　　　　 J的热量．水沸腾后，继续加热，开水的温度 　　　　　　 （升高/不变）．

微风吊扇通电后扇叶转动，此过程中               能转化为动能．拔下插头，在插头处接发光二极管，用手旋转叶片，发光二极管发光，这是               生电的现象，人们利用这一原理制成了               （发电机/电动机）．