题目内容

5.如图,一热敏电阻Rr放在控温容器(可准确调节容器内温度)M内:为毫安表,量程6mA,内阻为几十欧姆;电源电压约为3V且保持不变; R为电阻箱(可以读出接入电路中的阻值),最大阻值为999.9Ω;S为开关.已知Rr在95℃时阻值为150Ω,在20℃时的阻值约为550Ω.现要求在降温过程中测量在95℃~20℃之间的多个温度下Rr的阻值.
(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图;
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量;
(3)写出Rr阻值的表达式(用已知量和测量量表示).

分析 (1)根据实验原理连接实验电路;
(2)实验时保持电流表示数不变,改变电阻箱接入电路的阻值并记录电阻箱阻值;
(3)由闭合电路欧姆定律列方程可以求出热敏电阻阻值.

解答 解:(1)该实验中没有电压表,可以应用等效替代法测热敏电阻阻值,改变电阻箱接入电路的阻值,保持电路电流不变,则电路总电阻不变,因此应把电源、电流表、热敏电阻、电阻箱、开关串联接入电路,实物电路图如图所示.

(2)①依照实验原理电路图连线,
②调节控温容器M内的温度,使得RT 温度为95℃,
③将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全,
④闭合开关.调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录电阻箱的读数R0.
⑤将RT的温度降为T1(20℃<T1<95℃);调节电阻箱,使得电流表的读数I0,记录电阻箱电阻R1.
⑥由闭合电路欧姆定律可得:温度为95℃时:E=I0(r+RA+RT+R0),
即:E=I0(r+RA+150Ω+R0)…①,
当RT的温度降为T1时,有:E=I0(r+RA+RT1+R1)…②,
⑦逐步降低T1的数值,直至20℃为止;在每一温度下重复步骤⑤⑥.
(3)由①②解得:RT1=R0+150Ω-R1.
故答案为:(1)电路图如图所示;(2)见解答部分;(3)RT1=R0+150Ω-R1.

点评 本题考查了设计、连接实物电路图、完善实验步骤,知道实验原理是正确解题的前提与关键;要掌握常用的测电阻的方法:伏安法、等效法、用欧姆表测电阻等.

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