Question

6．某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”．現(xiàn)用如下圖所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)．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（3V，內(nèi)阻約為1Ω）
B．電流表A₁（0.6A，內(nèi)阻r₁約為1Ω）
C．電流表A₂（0.6A，內(nèi)阻r₂=5Ω） 
D．開關(guān)S，定值電阻R₀
①為了較準(zhǔn)確地測量電阻Rx的阻值，請將電流表A₂接入虛線框內(nèi)并畫出其中的電路圖．
②在電阻R_x上加一個豎直向下的力F（設(shè)豎直向下為正方向），閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A₁的讀數(shù)為I₁，A₂的讀數(shù)為I₂，則R_x=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$（用字母表示）．

③改變力的大小，得到不同的Rx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Rx值，最后繪成的圖象如右上圖所示．當(dāng)F豎直向下（設(shè)豎直向下為正方向）時，可得R_x與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是R_x=16-2F．（各物理量單位均為國際單位）．

Answer 1

分析 ①根據(jù)電流表A₂的內(nèi)阻為確定值可知，應(yīng)將其當(dāng)做電壓表使用，即應(yīng)將A₂與待測電阻并聯(lián)后再與電流表A₁聯(lián)；
②根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律列式求解即可；
③通過觀察兩圖線關(guān)于縱軸對稱可知，反向壓力相等時阻值不變；根據(jù)圖象寫出電阻R與壓力F的函數(shù)表達式即可．
由于知道電流表A₂的阻值，所以用電流表A₂作為電壓表使用，電流表A₁在干路上即可求出電阻R_x的阻值，根據(jù)圖象的特點得出結(jié)論和求解函數(shù)關(guān)系．

解答 解：①由于題目中沒有電壓表，為了比較準(zhǔn)確測量電阻R_x，
知道電流表A₂的阻值，所以用電流表A₂作為電壓表使用，電流表A₁在干路上，即可求出電阻R_x的阻值．
電路圖的設(shè)計：

②根據(jù)串并聯(lián)和歐姆定律得：I₁r₁=（I₂-I₁）R_x，
R_x=$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$
③從圖象上可以看出壓力方向改變，其阻值不變，其電阻與壓力關(guān)系為一次函數(shù)，
由圖象可得：R_x=16-2F
故答案為：①如上圖所示；②$\frac{{I}_{2}{r}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$；③16-2F．

點評 應(yīng)明確：①注意電流表的反常規(guī)接法：當(dāng)電流表的內(nèi)阻為確定值時，可將電流表電阻電壓表使用；②靈活運用串并聯(lián)規(guī)律解題．