题目内容
【题目】某课外实验小组欲利用如图所示的实验装置,将一灵敏电流表改装为温度计.提供的实验器材有:灵敏电流表(量程为1.0 mA,内阻为300 Ω),学生电源(输出电压为U=2.0 V,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为3 000 Ω),单刀双掷开关,用防水绝缘材料包裹的热敏电阻RT,导线若干.已知热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为RT=2.5t-15(Ω),实验步骤如下:
a.按照电路图连接好实验器材;
b.为不烧坏灵敏电流表,将滑动变阻器的滑片P调整到a端;然后将单刀双掷开关掷于c端,调节滑动变阻器,使灵敏电流表指针指在________(选填“中央刻线”或“满刻线”)位置,并在以后的操作中使滑片P________(选填“位置不变”、“置于a端”或“置于b端”);
c.在容器中倒入适量热水,将单刀双掷开关掷于d端,随着热水温度的下降,记录若干个灵敏电流表的示数;
d.根据热敏电阻随温度变化的特性,计算出各个电流对应的温度,重新制作灵敏电流表的刻度盘,改装成温度计.
(1)为使改装的温度计的量程足够大,将实验步骤b补充完整.
(2)根据实验过程,电路中的滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”).
(3)灵敏电流表的电流I与热水温度t之间的函数关系式为I=________(A),该温度计能够测量的最低温度为________℃.
(4)重新制作后的灵敏电流表的刻度盘的特点是低温刻度在刻度盘的________(填“左”或“右”)侧,刻度盘上的刻度________(填“均匀”或“不均匀”).
【答案】满刻线位置不变R26右不均匀
【解析】
本题创新性地考查了电表的改装及其改装的原理,意在考查考生对物理规律的理解能力.
(1)调节滑动变阻器,使灵敏电流表指针指在满刻线位置,并在以后的操作中使滑片P位置不变。
(2)由于灵敏电流表的内阻只有300 Ω,所以当灵敏电流表达到满偏时,有,将U=2.0 V,Rg=300 Ω及I=1.0×10-3 A代入可得R=1 700 Ω,应选择滑动变阻器R2。
(3)由于滑动变阻器的滑片在以后的实验中保持不动,则滑动变阻器接入电路的阻值和电流表的内阻之和为2 000 Ω。当开关掷于d端时,有,又因为RT=2.5t-15(Ω),代入并整理可得,当电流表达到满偏时,此时测量的温度为该温度计能够测量的最低温度,将I=1.0×10-3 A代入上式可得t=6℃。
(4)由可知,电流随温度不是均匀变化的,刻度盘上的刻度不均匀;温度越低,电流越大,指针越向右偏,低温刻度应在刻度盘的右侧。