Question

17．為了探究某電阻R _t在不同溫度下的阻值，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，其中A為內(nèi)阻不計(jì)、量程為3mA的電流表，E₁為電動(dòng)勢(shì)1.5V、內(nèi)阻約1Ω的電源，R₁為滑動(dòng)變阻器，R₂為電阻箱，S為單刀雙擲開關(guān)．
（1）實(shí)驗(yàn)室中提供的滑動(dòng)變阻器有兩個(gè)：R_A（0-150Ω），R_B（0-500Ω）；本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器R₁應(yīng)選用R_B（填“R_A”或“R_B“）．
（2）完成下面實(shí)驗(yàn)步驟：
①調(diào)節(jié)溫度，使R_t的溫度達(dá)到t₁；
②將S撥向接點(diǎn)1，調(diào)節(jié)R₁，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)電流表的讀數(shù)I；
③將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)R₂，使電流表讀數(shù)仍為I，記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R₀，則當(dāng)溫度為t₁時(shí)，電阻R_t=R_o；
④改變R_t的溫度，重復(fù)步驟②③，即可測(cè)得電阻R_t阻值隨溫度變化的規(guī)律．

（3）現(xiàn)測(cè)得電阻R_t隨溫度t變化的圖象如圖乙所示，把該電阻與電動(dòng)勢(shì)為3.0V、內(nèi)阻不計(jì)的電源E₂、量程為3.0V的理想電壓表V（圖中未畫出）和電阻箱R₂連成如圖丙所示的電路．用該電阻作測(cè)溫探頭，將電壓表的電壓刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡單的“電阻溫度計(jì)”．若要求電壓表的讀數(shù)必須隨溫度的升高而增大，則應(yīng)在原理圖丙中bc兩點(diǎn)（填“ab”或“bc“）接入電壓表．如果電阻箱阻值R₂=75Ω，則電壓表刻度盤2.0V處對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)值為50℃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)與電流表量程求出電路最小電阻，然后選擇滑動(dòng)變阻器．
（2）運(yùn)用替代法測(cè)量金屬材料的電阻，保證電流表示數(shù)不變．
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律分析電路中電流與電阻R的關(guān)系，電路中電流越大，該電阻的阻值越大，由圖象可知溫度越高．當(dāng)電流為5mA時(shí)，由閉合電路歐姆定律求出電阻R的值，根據(jù)圖象讀出對(duì)應(yīng)的溫度．

解答 解：（1）電路最小電阻約為R=$\frac{E}{{I}_{max}}$=$\frac{1.5}{0.003}$=500Ω，R_A最大阻值太小，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R_B．
（2）由題意可知，本題采用替代法測(cè)量金屬材料的電阻；即先接入R_t，使電流達(dá)到某一數(shù)據(jù)；再接入電阻箱，只要電流相等，則可以認(rèn)為電阻箱的示數(shù)等于R_t的電阻；故實(shí)驗(yàn)步驟為：
①調(diào)節(jié)溫度，使得Rr的溫度達(dá)到T₁，
②將S撥向接點(diǎn)1，調(diào)節(jié)R₁，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)電流表的讀數(shù)I：
③將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)R₂，使電流表的讀數(shù)仍然為I，記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R₀；
④則當(dāng)溫度為T₁時(shí)，電阻R_r=R₀；
⑤改變R_r的溫度，在每一溫度下重復(fù)步驟②③④，即可測(cè)得電阻溫度隨溫度變化的規(guī)律．
（3）若要求電壓表的讀數(shù)必須隨溫度的升高而增大，則應(yīng)在原理圖丙中bc接入電壓表當(dāng)電流為5mA時(shí)，由閉合電路歐姆定律
I=$\frac{E}{R′+{R}_{g}+{R}_{r}}$，R_r=$\frac{E}{I}$-R′-R_g=$\frac{1.5}{0.005}$-50-100Ω=150Ω，
由R-t圖象，根據(jù)數(shù)學(xué)得到R=t+100（Ω），當(dāng)R=150Ω，t=50℃．
故答案為：（1）R_B；（2）②R₁；③R₂；R₀；（3）bc；50．

點(diǎn)評(píng) 通過本題應(yīng)明確：（1）根據(jù)歐姆定律求出電路的最小電阻，然后選擇滑動(dòng)變阻器；
（2）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了等效替代法測(cè)電阻，知道實(shí)驗(yàn)原理是正確解題的關(guān)鍵；
（3）由歐姆定律求出電流表達(dá)式、由圖象求出電阻阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系式即可正確解題．