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力傳感器在電子秤中的應(yīng)用

電子秤所使用的測力裝置是力傳感器．

常見的一種力傳感器由彈簧鋼和應(yīng)變片組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示．彈簧鋼右端固定，在其上、下表面各貼一個相同的應(yīng)變片．若在彈簧鋼的自由端施加向下的作用力F，則彈簧鋼發(fā)生彎曲，上應(yīng)變片被拉伸，下應(yīng)變片被壓縮．力越大，彈簧鋼的彎曲程度越大．

應(yīng)變片結(jié)構(gòu)如圖乙所示，其中金屬電阻絲的阻值對長度變化很敏感．給上、下金屬電阻絲提供相等且大小不變的電流，上應(yīng)變片兩引線間電壓為U₁，下應(yīng)變片兩引線間電壓為U₂，傳感器把這兩個電壓的差值U（U＝U₁－U₂）輸出，用來反映力F的大小．

金屬電阻絲的阻值隨溫度會發(fā)生變化，其變化情況如圖丙所示．為消除氣溫變化對測量精度的影響，需分別在上、下應(yīng)變片金屬電阻絲與引線之間串聯(lián)一只合適的電阻，進(jìn)行溫度補(bǔ)償．串聯(lián)合適的電阻后，測量結(jié)果不再受溫度影響．

（1）這種力傳感器是將力的大小轉(zhuǎn)換為 　　　　　　 (電流/電壓)的裝置．

（2）外力F增大時，下列說法正確的是 　　　　　　 ．

A．上、下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻都增大

B．上、下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻都減小

C．上應(yīng)變片金屬電阻絲電阻減小，下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻增大

D．上應(yīng)變片金屬電阻絲電阻增大，下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻減小

（3）傳感器輸出的電壓U隨外力F增大而 　　　　　　 ．

（4）進(jìn)行溫度補(bǔ)償時，應(yīng)給上金屬電阻絲串聯(lián)阻值隨溫度升高而 　　　　　　 的電阻，下金屬電阻絲串聯(lián)阻值隨溫度升高而 　　　　　　 的電阻．

（5）如果未進(jìn)行溫度補(bǔ)償，自由端受到相同的力F作用，該傳感器下應(yīng)變片兩端的電壓U₂冬天比夏天 　　　　　　 （大/小）．

小明想比較阻燃型保溫材料和普通保溫材料的保溫性能．他用厚度相同的兩種材料的板材制成大小相同的兩只盒子，盒蓋上開有插溫度計(jì)的小孔．首先在阻燃型材料的盒內(nèi)放一燒杯，燒杯中倒入適量的熱水，蓋上蓋子，測得溫度如圖所示，并記錄溫度計(jì)示數(shù)下降10℃所用的時間t₁．然后將燒杯移至普通保溫材料的盒內(nèi)，蓋上蓋子，記錄溫度下降10℃所用的時間t₂．上述實(shí)驗(yàn)再重復(fù)做兩次．

（1）圖示溫度計(jì)示數(shù)為               ℃．

（2）下面是小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格．

表格中A處填寫的物理量是               ，其單位是               ．

（3）小明實(shí)驗(yàn)方案中存在明顯問題，請你幫他指出來．答：               ．

（4）小華針對小明方案中存在的問題，對方案進(jìn)行修改．簡要寫出修改后正確的實(shí)驗(yàn)方案．答：               ．

小華做測量燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，所用小燈泡額定電壓為2.5V．

（1）如圖甲所示，用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)電路連接完整．

（2）當(dāng)電壓表的讀數(shù)為               V時，小燈泡達(dá)到額定功率，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，其值為               A，小燈泡的額定功率為               W．

（3）實(shí)驗(yàn)時閉合開關(guān)，兩表均有示數(shù)，然后將燈泡從燈座中取走，電流表               （有/沒有）示數(shù)，電壓表               （有/沒有）示數(shù)．

在研究兩個靠近的異名磁極周圍磁感線的分布時，幾位同學(xué)提出了以下四種猜想：

（1）利用所學(xué)知識，斷定猜想               和               肯定是錯誤的．你判斷的依據(jù)是：磁體外部的磁感線都是               ．

（2）請?jiān)O(shè)計(jì)一個簡單實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證剩下的兩個猜想是否正確．簡述你的實(shí)驗(yàn)方案．主要器材：               ；簡要做法：               ；判斷方法：               ．

如圖所示是小明制作的一只模擬調(diào)光燈．電源電壓為3V，小燈泡額定電壓為2.5V．閉合開關(guān)，回形針在鉛筆芯最右端時，燈泡兩端的電壓為0.6V，流過燈泡的電流為0.1A．向左移動回形針，小燈泡正常發(fā)光時，流過燈泡的電流為0.3A．求：

（1）小燈泡正常發(fā)光時的電阻；

（2）回形針在最右端時，鉛筆芯接入電路的電阻；

（3）小燈泡正常發(fā)光時，鉛筆芯5min內(nèi)消耗的電能．

小明健身用的拉力器結(jié)構(gòu)如圖所示．他用250N的拉力向下拉動拉桿，使20kg的配重塊在 2s內(nèi)勻速升高40cm．不計(jì)拉桿和繩的重力，g取10N/kg．求：

（1）所拉配重塊的重力；

（2）2s內(nèi)配重塊運(yùn)動的速度；

（3）此過程中拉力器的機(jī)械效率．

按題目要求作圖：

（1）如圖甲所示，排球在空中飛行，畫出它所受重力的示意圖．

（2）如圖乙所示，用筆畫線代替導(dǎo)線將電燈和開關(guān)接到電路中．

（3）如圖丙所示，根據(jù)給定的反射光線畫出由空氣斜射到水面的入射光線．

小明用托盤天平測量鐵塊的質(zhì)量，所用天平的標(biāo)尺如圖所示，最小砝碼的質(zhì)量與標(biāo)尺最大刻度值相同．測量前，將天平放在水平桌面上，移動游碼到標(biāo)尺的 　　　　　　 刻度處，調(diào)節(jié)平衡螺母，使天平平衡．測量時右盤加入一定量的砝碼后，天平的指針偏向左側(cè)，這時鐵塊的質(zhì)量 　　　　　　 （小于/等于/大于）右盤中砝碼的總質(zhì)量．再加入5g的砝碼后，指針偏向右側(cè)．接下來的操作是： 　　　　　　 ，直至天平平衡．

在觀察水沸騰的實(shí)驗(yàn)中，燒杯中裝入100mL水，其質(zhì)量是 　　　　　　 kg．已知水的比熱容是4.2×10³ J/（kg?℃），在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將這些水從20℃加熱到沸騰，需要吸收　　　　　　　 J的熱量．水沸騰后，繼續(xù)加熱，開水的溫度 　　　　　　 （升高/不變）．

微風(fēng)吊扇通電后扇葉轉(zhuǎn)動，此過程中               能轉(zhuǎn)化為動能．拔下插頭，在插頭處接發(fā)光二極管，用手旋轉(zhuǎn)葉片，發(fā)光二極管發(fā)光，這是               生電的現(xiàn)象，人們利用這一原理制成了               （發(fā)電機(jī)/電動機(jī)）．