Question

4．材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻现象”，利用这种效应可以测量压力大小，若图1为某压敏电阻在室温下的电阻--压力特性曲线，其中R_F、R₀分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值，为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值R_F，请按要求完成下列实验．

（1）设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图2的虚线框内画出实验电路原理图（压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4×10²：0.8×10²N，不考虑压力对电路其它部分的影响）．要求误差较小．提供的器材如下：
A、压敏电阻，无压力时阻值R₀=6000Ω
B、滑动变阻器R，全电阻约200Ω
C、电流表A，量程2.5mA，内阻约30Ω
D、电压表V，量程3V，内阻约3kΩ
E、直流电源E，电动势3V，内阻很小
F、开关S，导线若干
（2）正确连线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33mA，电压表的示数如图3所示，则电压表的读数为2.00V．
（3）此时压敏电阻的阻值为1.5×10³Ω；结合图1可知待测压力的大小F=60N．（计算结果均保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）分压给出的滑动变阻器以及待测电阻的阻值关系，即可明确滑动变阻器以及电流表的接法；
（2）根据电压表量程以及最小分度可求得电压表的读数；
（3）根据欧姆定律可求得电阻，再根据图1数据可求得压力大小．

解答 解：（1）由于滑动变阻器总电阻较小，远小于待测电阻，因此滑动变阻器应采用分压接法； 同时因待测电阻较大，故应采用电流表内接法； 如图所示：

（2）电压表量程为3V，最小分度为0.1V，则读数为2.00V；
（3）根据欧姆定律可知：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.00}{1.33×1{0}^{-3}}$=1.5×10³Ω；
则有：$\frac{{R}_{0}}{{R}_{F}}$=$\frac{6000}{1.5×1{0}^{3}}$=4；
则由图可知，压力大小约为60N
故答案为：（1）如图所示； （2）2.00； （3）1.5×10³；60

点评 本题考查描绘伏安特性曲线的实验，要注意明确选用分压接法的几种情况：（1）题目中要求多测几组数据的； （2）滑动变阻器起不到保护作用的； （3）要求电压从零开始调节的．