Question

5．如圖，一熱敏電阻R_r放在控溫容器（可準(zhǔn)確調(diào)節(jié)容器內(nèi)溫度）M內(nèi)：為毫安表，量程6mA，內(nèi)阻為幾十歐姆；電源電壓約為3V且保持不變； R為電阻箱（可以讀出接入電路中的阻值），最大阻值為999.9Ω；S為開(kāi)關(guān)．已知R_r在95℃時(shí)阻值為150Ω，在20℃時(shí)的阻值約為550Ω．現(xiàn)要求在降溫過(guò)程中測(cè)量在95℃～20℃之間的多個(gè)溫度下R_r的阻值．
（1）在圖中畫(huà)出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖；
（2）寫(xiě)出主要的實(shí)驗(yàn)步驟和需要測(cè)量的物理量；
（3）寫(xiě)出R_r阻值的表達(dá)式（用已知量和測(cè)量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理連接實(shí)驗(yàn)電路；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)保持電流表示數(shù)不變，改變電阻箱接入電路的阻值并記錄電阻箱阻值；
（3）由閉合電路歐姆定律列方程可以求出熱敏電阻阻值．

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有電壓表，可以應(yīng)用等效替代法測(cè)熱敏電阻阻值，改變電阻箱接入電路的阻值，保持電路電流不變，則電路總電阻不變，因此應(yīng)把電源、電流表、熱敏電阻、電阻箱、開(kāi)關(guān)串聯(lián)接入電路，實(shí)物電路圖如圖所示．

（2）①依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線，
②調(diào)節(jié)控溫容器M內(nèi)的溫度，使得R_T 溫度為95℃，
③將電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)某踔担�以保證儀器安全，
④閉合開(kāi)關(guān)．調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I₀，并記錄電阻箱的讀數(shù)R₀．
⑤將R_T的溫度降為T(mén)₁（20℃＜T₁＜95℃）；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù)I₀，記錄電阻箱電阻R₁．
⑥由閉合電路歐姆定律可得：溫度為95℃時(shí)：E=I₀（r+R_A+R_T+R₀），
即：E=I₀（r+R_A+150Ω+R₀）…①，
當(dāng)R_T的溫度降為T(mén)₁時(shí)，有：E=I₀（r+R_A+R_T1+R₁）…②，
⑦逐步降低T₁的數(shù)值，直至20℃為止；在每一溫度下重復(fù)步驟⑤⑥．
（3）由①②解得：R_T1=R₀+150Ω-R₁．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）見(jiàn)解答部分；（3）R_T1=R₀+150Ω-R₁．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了設(shè)計(jì)、連接實(shí)物電路圖、完善實(shí)驗(yàn)步驟，知道實(shí)驗(yàn)原理是正確解題的前提與關(guān)鍵；要掌握常用的測(cè)電阻的方法：伏安法、等效法、用歐姆表測(cè)電阻等．