题目内容

某金属材料制成的电阻Rr阻值随温度变化而变化,为了测量Rr在0到1 00℃之间的多个温度下的电阻阻值.某同学设计了如图1所示的电路.其中A为量程为3mA.内阻忽略不计的电流表,E为电源(电动势为1.5V,内阻约为1Ω),R1为滑动变阻器,R0为电阻箱,S为单刀双掷开关.
(1)实验室中提供的滑动变阻器有两个:A.RA(0-15Ω);B.RB(0-500Ω);本实验中滑动变阻器R1选用
RB
RB
(填“RA”或“RB”).
(2)完成下面实验步骤中的填空:
①调节温度,使得Rr的温度达到T1
②将S拨向接点1,调节
R1
R1
,使电流表的指针偏转到适当位置,记下此时电流表的读数I:
③将S拨向接点2,调节
R0
R0
,使
电流表的读数仍然为I
电流表的读数仍然为I
,记下此时电阻箱的读数R0
④则当温度为T1时,电阻Rr=
R0
R0

⑤改变Rr的温度,在每一温度下重复步骤②③④,即可测得电阻温度随温度变化的规律.
(3)由上述实验测得该金属材料制成的电阻Rr随温度t变化的图象如图2所示.若把该电阻与电池(电动势E=l.5V,内阻不计)、电流表(量程为5mA.内阻Rg=100Ω)、电阻箱R′串联起来,连成如图3所示的电路,用该电阻作测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.
 ①电流刻度较大处对应的温度刻度
较小
较小
;(填“较大”或“较小”)
②若电阻箱取值阻值R′=50Ω,则电流表5mA处对应的温度数值为
50
50
℃.
分析:(1)根据电源电动势与电流表量程求出电路最小电阻,然后选择滑动变阻器.
(2)运用替代法测量金属材料的电阻,保证电流表示数不变.
(3)根据闭合电路欧姆定律分析电路中电流与电阻R的关系,电路中电流越大,该电阻的阻值越大,由图象可知温度越高.当电流为5mA时,由闭合电路欧姆定律求出电阻R的值,根据图象读出对应的温度.
解答:解:(1)电路最小电阻约为R=
E
Imax
=
1.5V
3×10-3A
=500Ω,RA最大最大阻值太小,因此滑动变阻器应选择RB
(2)采用替代法测量金属材料的电阻,实验步骤为:
①调节温度,使得Rr的温度达到T1
②将S拨向接点1,调节 R1,使电流表的指针偏转到适当位置,记下此时电流表的读数I:
③将S拨向接点2,调节 R0,使电流表的读数仍然为I,记下此时电阻箱的读数R0
④则当温度为T1时,电阻Rr=R0
⑤改变Rr的温度,在每一温度下重复步骤②③④,即可测得电阻温度随温度变化的规律.
(3)根据闭合电路欧姆定律得:电路中电流I=
E
R′+Rg+Rr
,可见,电阻R越小,电流I越大,对应的温度越低,所以电流刻度较大处对应的温度刻度较小.
②当电流为5mA时,由闭合电路欧姆定律I=
E
R′+Rg+Rr
,Rr=
E
I
-R′-Rg=
1.5
5×10-3
-50-100Ω=150Ω,
由R-t图象,根据数学得到R=t+100(Ω),当R=150Ω,t=50℃.
故答案为:(1)RB;(2)②R1;③R0;电流表的读数仍然为I;④R0;(3)①较小;②50.
点评:(1)根据欧姆定律求出电路的最小电阻,然后选择滑动变阻器;
(2)本实验应用了等效替代法测电阻,知道实验原理是正确解题的关键;
(3)由欧姆定律求出电流表达式、由图象求出电阻阻值与温度的函数关系式即可正确解题.
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