Question

14．某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻R₁（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为R₁=a+kt，a＞0，k＞0）．
设计电路如图所示，并按如下步骤进行操作
（1）该电路图连接好实验器材
（2）将滑动变阻器滑片P滑到a端（填“a”或“b”），单刀双掷开关S掷于c端（填“c”或“d”），调节滑片P使电流表满偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路．
（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准电流表的示数下降5℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电路表的示数I，然后断开开关，请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式（用题目中给定的符号）I=$\frac{E}{R+a+kt}$
（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表，根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在右侧（填“左”或“右”），刻度线分布是否均匀？否（填“是”或“否”）

Answer 1

分析 由题可知，该实验的原理是利用闭合电路的欧姆定律，测出不同温度条件下，即不同的电阻值下的电流，然后将电流与温度相对应，把电流计改装为温度计．结合该原理，需要向选取电路中合适的变阻器电阻值，然后测定不同温度下的电流，最后标注即可．

解答 解：（2）根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值，结合滑动变阻器的使用的注意事项可知，开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到 a端，乙保证电流表的使用安全；然后将单刀双掷开关S掷于 c端，调节滑片P使电流表满偏，设此时电路总电阻为R，断开电路．
（3）当温度为t时，热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为：R₁=a+kt，根据闭合电路的欧姆定律可得，I=$\frac{E}{R+{R}_{1}}$=$\frac{E}{R+a+kt}$
（4）由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的．
故答案为：（2）a，c，满偏（或指针到最大电流刻度）；（3）$\frac{E}{R+a+kt}$；（4）右，否

点评 该实验中，将电流表改变为温度计，解答的前提是一定要理解该实验的原理，第四问 对表盘的刻度是难点，要充分理解电流与温度之间的关系．