阅读短文，回答问题：力传感器在电子秤中的应用电子秤所使用的测

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更新 2022-09-03
科目物理
题型综合题
难度较难
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阅读短文，回答问题：
力传感器在电子秤中的应用
电子秤所使用的测力装置是力传感器，常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，
其结构示意图如图甲所示，弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片，若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩，力越大，弹簧钢的弯曲程度越大．
应变片结构如图乙所示，其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感，给上、下金属电阻丝提供相等且大小不变的电流，上应变片两引线间电压为U₁，下应变片两引线间电压为U₂，传感器把这两个电压的差值U(U＝U₁－U₂)输出，用来反映力F的大小．
金属电阻丝的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图丙所示．为消除气温变化对测量精度的影响，需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻，进行温度补偿，串联合适的电阻后，使测量结果不再受温度影响．
(1)这种力传感器是将力的大小转换为（电流／电压）的装置．
(2)外力F增大时，下列说法正确的是．

A．上、下应变片金属电阻丝电阻都增大

B．上、下应变片金属电阻丝电阻都减小

C．上应变片金属电阻丝电阻减小，下应变片金属电阻丝电阻增大

D．上应变片金属电阻丝电阻增大，下应变片金属电阻丝电阻减小

(3)传感器输出的电压U随外力F增大而
(4)进行温度补偿时，应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而   的电阻，下金属电阻丝串联阻值随温度升高而   的电阻．
(5)如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压U₂冬天比夏天   （大／小）．

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如图为某品牌电饭煲的工作电路示意图，开关 $S$ 可以同时与 $a$ 、 $b$ 相连，或只与 $c$ 相连（红灯，绿灯为指示打，不计电阻）。该电饭煲具有加热、保温功能，在加热档时总功率为 $1540 W$ ，在保温挡时的总功率为 $55 W$ ．请根据以上信息解答下列问题：

（1）将开关 $S$ 与 $a$ 、 $b$ 相连时，　　发光（选填“红灯”或“绿灯” $)$ ，此时电饭煲处于　　状态（选填“加热”或“保温” $)$

（2）电饭煲处于加热状态时， $R$ 的电功率为 $P_{1}$ ；处于保温状态时， $R$ 的电功率为 $P_{2}$ ， $P_{1} : P_{2} = 400 : 1$ ．请计算电阻 $R_{1}$ 的阻值。

（3）如果在不改变原来保温挡和加热档电功率的基础上，要增加一个更大功率的挡位来迅速加热物体，请设计出1种方案，并用简要的文字说明（也可配合作图说明）

题型：未知
难度：未知

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康康家有一台动感单车，结构如图1所示。使用时人可以像骑自行车一样骑行，由于车轮不接触地面，所以在骑行时整车的位置不发生移动。

（1）康康骑车时，车轮转动发出“唰唰”声，分析表明，声音是由物体的　　产生的。

（2）关于动感单车，下列说法正确的是　　。

$A$ ．单车的脚踏、曲柄和齿轮共同组成轮轴

$B$ ．车座下方的弹簧受力越大，其弹性形变越小

$C$ ．移动单车时，让车前端小轮着地，用滚动代替滑动来增大摩擦

$D$ ．单车静止在水平地面上时，地面对单车的支持力和单车对地面的压力是一对平衡力

（3）如图2所示是某次康康移动单车时的操作图，请在图2中画出他在 $A$ 点所施加动力 $F_{1}$ 的力臂 $l_{1}$ ；

（4）单车的骑行阻力可调节。如图3所示，在车轮上方有一个摩擦片，逆时针旋转“刹车球头”，与之相连的摩擦片上移，顺时针旋转“刹车球头”，摩擦片下移。通过调节“刹车球头”，就可以方便调节骑行阻力。如果想增大阻力，你将如何调节“刹车球头”：　　。

（5）如图4所示是动感单车的扶手。按压电子仪表的“开始按钮”同时将双手握住“手握感应片”，电子仪表的显示屏就可以显示骑行人的心率，若双手没握或握不紧“手感应片”时，显示屏就不显示骑行人的心率。你认为这个“手握感应片”在电路中的作用相当于一个　　（选填“开关”或“电源” $)$ 。

（6）康康受显示屏可以显示心率的启发，想设计一个体重秤，当人坐在车座上，身体其它部位不接触车体时，就可粗略显示骑行者受到的重力。如图5是其工作原理的部分示意图。他所选用的压敏电阻 $R$ 的电阻值会随压力增大而减小，他将电压表的示数转换为相应的重力值，当人的体重越大时，电压表的示数就越大，则他应在图5所示的 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 、 $D$ 四个点中选择　　两个点将电压表接入电路。

题型：未知
难度：未知

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某同学猜想重力势能的大小与物体的质量和高度有关，在探究“重力势能的大小与高度是否有关”时，所用的实验器材有：金属球、尖桌腿的小桌、细沙和塑料盆。实验装置如图甲所示。

（1）该实验可以通过判断　　来判断出金属球重力势能的大小。依据是：金属球对小桌　　越多，金属球具有的重力势能就越大。

（2）请设计出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。

（3）实验时，该同学发现：由于金属球的撞击点偏离桌面中央较大，使小桌倾斜较大，甚至被撞翻。于是他改进了实验装置，如图乙所示，较好地解决了这个问题。他的主要操作是：每次实验时，先拉起金属球，将沙面抹平；　　；由静止开始释放金属球，观察实验现象。

题型：未知
难度：未知

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在探究“电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压的关系”的实验中，所用的实验器材有：电流表、电压表、 $10 Ω$ 的定值电阻、滑动变阻器、开关各一个， $1.5 V$ 的干电池两节，导线若干。

（1）用笔画线，将图1所示的电路补充完整。

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移动到　　端（选填“ $a$ ”或“ $b$ ” $)$ 。

（3）用开关“试触”时，电压表和电流表均无示数，这说明电路中存在故障。若故障是某一个元件发生了断路，则发生断路的元件可能是　　（只有一个选项正确，请将正确选项的字母填在横线上）。

$A$ ．开关或定值电阻

$B$ ．定值电阻或电流表

$C$ ．开关、滑动变阻器或电流表

$D$ ．滑动变阻器、电压表或电流表

（4）排除故障后，继续进行实验，并将实验数据记录在下表。请在图2画出电流 $I$ 与电压 $U$ 的关系图像。

实验次数	1	2	3	4	5	6
电阻 $R / Ω$	10
电压 $U / V$	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4
电流 $I / A$	0.04	0.08	0.12	0.16	0.20	0.24

（5）根据图像，可得出的探究结论是：　　。

题型：未知
难度：未知

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实验课上，同学们分组探究“物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，凸透镜成像的虚实、正倒和大小”。某小组选用的实验器材有：光具座。“ $F$ ”形 $LED$ 发光体。凸透镜（焦距为 $10 cm)$ 。光屏和刻度尺（量程为 $0 ~ 30 cm)$ 。

（1）第一次实验时，该小组调整好 $LED$ 发光体、凸透镜和光屏的高度。如图甲所示。将发光体固定在光具座的零刻度线上，通过移动　　来达到预设的物距。

（2）调整物距后。移动光屏承接到倒立的实像。该小组发现这个像的高度与发光体很接近，依靠视觉很难比较该像与发光体的大小关系。为了能确定两者的大小关系。则接下来的实验操作是：　　。在本次实验中。光屏上的像和凸透镜的位置如图乙所示。则像距 $v_{1} =$ 　　 $cm$ 。

（3）该小组继续进行实验。记录的实验数据如下表。

凸透镜的焦距 $f = 10 cm$

实验次数	物距 $u / cm$	像的虚实	像的正倒	像的大小	像距 $v / cm$
1	19.0	实像	倒立	放大	$v_{1}$
2	16.0	实像	倒立	放大	26.9
3	13.0	实像	倒立	放大	43.6

分析表中信息，可以得出的探究结论是：　　。

（4）得出结论后。该小组与其他小组进行交流。他们发现其他小组选取了不同焦距的凸透镜进行实验，也得到了与自己相同的结论。这样使该探究的结论更　　。

题型：未知
难度：未知

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