Question

某些固體材料受到外力后除了產生形變，其電阻率也要發生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發生變化的現象稱為“壓阻效應”。現用如圖所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實驗室中有下列器材：

A．電源E（3 V，內阻約為1 Ω）
B．電流表A_l（0．6 A，內阻r₁＝5Ω）
C．電流表A₂（0．6 A，內阻r₂約為1 Ω）
D．開關S，定值電阻R₀
（1）為了比較準確地測量電阻R_x的阻值，請完成虛線框內電路圖的設計。
（2）在電阻Rx上加一個豎直向下的力F（設豎直向下為正方向），閉合開關S，記下電表讀數，A₁的讀數為I₁，A₂的讀數為I₂，得R_x＝______________（用字母表示）。
（3）改變力的大小，得到不同的R_x值，然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的R_x值，最后繪成的圖像如圖所示。當F豎直向下（設豎直向下為正方向）時，可得R_x與所受壓力F的數值關系是R_x＝______________。（各物理量單位均為國際單位）

（4）定值電阻R₀的阻值應該選用________________。
A．1 Ω             B．5 Ω            C．10 Ω            D．20 Ω

Answer 1

（1）如圖所示  （2）   （3）   （4）B

試題分析：（1）測電阻阻值需要測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，所給實驗器材沒有電壓表，可以用已知內阻的電流表與待測電阻并聯，測出電阻兩端電壓，另一個電流表串聯在電路中測電路電流，實驗電路圖如圖所示：

（2）電阻兩端電壓，通過電阻的電流，電阻阻值；
（3）由于圖像的對稱性可知，加上相反的壓力時，電阻值大小相等；圖像與縱坐標的交點為16Ω，當R=7Ω時，對應的力為4.5N，因此表達式為。
（4）整個回路總電流不能大于0.6A，而電動勢為3V，因此總電阻略大于5歐姆，而電源內阻為1Ω，因此定值電阻的阻值應選5歐姆，即可保證電流不超過量程，也保證電流不太小，兩塊電流表讀數準確，