题目内容

13.如图甲所示某电阻R随摄氏温度t变化的关系,图中R0表示0℃时的电阻,k表示图线的斜率,若用该电阻与电池(E、r)、电流表Rg、滑动变阻器R′串连起来,连接成如图乙所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,于是就得到了一个简单的“电阻测温计”.
(1)使用“电阻测温计”前,先要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度t1<t2,则t1的刻度应在t2的右侧(填“左”、“右”);
(2)在标识“电阻测温计”的温度刻度计,需要弄清所测温度和电流的对应关系,请用E、R0、k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式t=$\frac{E}{KI}-\frac{1}{K}({R}_{g}+r+R′+{R}_{0})$;
(3)利用温度和电流的对应关系计算温度,需要知道电流表的内阻Rg,现要精确测量电流表的内阻Rg(约为200Ω),实验室备有下列可供选用的器材:
A.电阻箱R1(0~99.99Ω);  B.电阻箱R2(0~999.9Ω);
C.滑线变阻器R3(0~20Ω);  D.滑线变阻器R4(0~20kΩ)
此外,还有电动势合适的电源、开关、导线等.
①在虚线框内设计一个用“半偏法”测电流表内阻Rg的电路;
②在这个实验电路中,电阻箱应选B;滑线变阻器应选D.(用器材前的字母表示)
(4)用“半偏法”测得的电流表内阻的测量值偏大还是偏小?偏小.由此因素造成的温度测量值偏大还是偏小?偏大.

分析 正确解答本题需要掌握:根据甲图获得信息:温度降低,电阻变小,电流变大;根据闭合电路欧姆定律和感温电阻的阻值R随摄氏温度t变化的关系图象结合数学知识可得出温度t与电流I的关系式;明确“半偏法”法测电阻的实验原理即可画出实验原理图.

解答 解:(1)温度t1<t2金属温度升高电阻增大,电流计电流减小,可知t1刻度应在t2的右侧;
(2)根据闭合电路欧姆定律和感温电阻的阻值R随摄氏温度t变化的关系图象联合列式
E=I(r+R+Rg+R′)…①
R=R0+kt…②
①②联立得:$t=\frac{E}{KI}-\frac{1}{K}({R}_{g}+r+R′+{R}_{0})$
(3)采用半偏法测电阻时,电阻箱的最大阻值应该大于电流表的内阻,同时滑动变阻器应该选取阻值较大的,因此电阻箱选择B,滑动变阻器选择D;具体电路图如下所示:

(4)在电流表两端并联一电阻以后,总电阻减小,故总电流增大,所以当电流表读数为$\frac{{I}_{m}}{2}$时,变阻箱上的电流大于$\frac{{I}_{m}}{2}$,故变阻箱测得的电阻小于电表的真实值.金属温度升高电阻增大,电流计电流减小,温度偏高,故答案为:偏小、偏大;
故答案为:(1)右
(2)$\frac{E}{KI}-\frac{1}{K}({R}_{g}+r+R′+{R}_{0})$
(3)①如图所示;②B,D
(4)偏小、偏大.

点评 本题考查了实验数据分析,熟练应用欧姆定律、串联电路特点是正确解题的关键.

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