Question

3．某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”．现用如图1所示的电路研究某长薄板电阻R_x的压阻效应，已知R_x的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：
A．电源E（3V，内阻约为1Ω）
B．电流表A_l（0.6A，内阻r₁=5Ω）
C．电流表A₂（0.6A，内阻r₂约为1Ω）
D．开关S，定值电阻R₀
（1）为了比较准确地测量电阻R_x的阻值，请完成图1虚线框内电路图的设计．
（2）定值电阻R₀的阻值应该选用B．
A．0.5Ω         B．4Ω            C．20Ω            D．50Ω
（3）改变力的大小，得到不同的R_x值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R_x值．最后绘成的图象如图2所示，除观察到电阻R_x的阻值随压力F的增大而均匀减小外，根据图线的对称性还可以得到的结论是当正反向压力大小相等时，对应的电阻阻值相等．
当F竖直向下时，可得R_x与所受压力F的数值关系是R_x=R_X=30-2F．

Answer 1

分析 （1）测电阻阻值应测出电阻两端电压与通过电阻的电流，根据所给实验器材与实验原理作出实验电路图．
（2）由欧姆定律求出电路最小电阻，然后求出保护电阻的阻值，再选择保护电阻；
（3）分析图示图象，根据图象特点分析答题．

解答 解：（1）测电阻阻值需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流，所给实验器材没有电压表，可以用已知内阻的电流表与待测电阻并联，测出电阻两端电压，另一个电流表串联在电路中测电路电流，实验电路图如图所示：

（2）电路最小总电阻为：R_最小=$\frac{3}{0.6}$=5Ω，
则保护电阻阻值约为：R₀=R_最小-r=5-1=4Ω，
故选：B．
（3）由图2所示图象可知，图象具有对称性，当正反向压力大小相等时，对应的电阻阻值相等；
由图象可知，电阻与压力是一次函数关系，设为R_X=R₀+kF，
由图象可知：R₀=30Ω，把R_X=20Ω，F=-5N代入关系式解得：k=-2，
则关系式为：R_X=30-2F．
故答案为：（1）如图；（2）B；（3）当正反向压力大小相等时，对应的电阻阻值相等；R_X=30-2F

点评 伏安法测电阻原理时：用电压表测出电阻两端电压，用电流表测出通过电阻的电流，然后由欧姆定律求出电阻阻值，当没有电压表而有已知内阻的电流表时，可以把电流表与待测电阻并联，利用并联电路电压特点与欧姆定律测电阻两端电压．