Question

20．金屬鉑的電阻對(duì)溫度變化很靈敏，可以制成電阻溫度計(jì)，小明找來鉑絲電阻R_t，將其置于裝有液體的燒杯內(nèi)，通過外界改變液體的溫度，用如圖甲所示的電路測(cè)量其電阻值與溫度的關(guān)系．
（1）圖甲是小明開始時(shí)連接的電路，其中存在一處連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你在錯(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線在原圖上畫出正確的是接法．
（2）開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移至B（A/B）端．
（3）下列液體，適合加在燒杯中的是B．
A．自來水   B．煤油   C．食鹽溶液   D．醬油
（4）小明測(cè)出鉑絲電阻阻值與溫度的關(guān)系如表，其中溫度計(jì)示數(shù)為20℃時(shí)，電壓表、電流表示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)R_t阻值為70Ω．

溫度t（℃）	100	80	60	40	20	0
電阻Rt（Ω）	150	130	110	90	70	50

（5）請(qǐng)?jiān)趫D丙中作出鉑絲電阻R_t的阻值與溫度的關(guān)系圖象．
（6）小明從實(shí)驗(yàn)室找來了一個(gè)直流恒流電源，如圖丁所示，調(diào)節(jié)旋鈕可以選擇不同的輸出電流，正常工作時(shí)，其輸出電流不隨外部條件的變化而變化，請(qǐng)利用該恒流源以及甲圖中某一電表、開關(guān)、導(dǎo)線和該鉑絲電阻設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易電阻溫度計(jì)，并在方框中畫出原理圖，
（7）根據(jù)你在丙圖中所畫的R_t-t圖象，當(dāng)恒流源的輸出電流為0.15A，你設(shè)計(jì)的溫度計(jì)所能測(cè)量的最高溫度為50℃，如果要提高該溫度計(jì)所能測(cè)量的最高溫度值，請(qǐng)你提出一種簡(jiǎn)便的方法：將恒流源的輸出電流減小．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)伏安法測(cè)電阻的原理，電壓表測(cè)鉑絲電阻兩端的電壓；
（2）開關(guān)閉合前，為了保護(hù)電路，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)位于阻值最大處；
（3）根據(jù)燒杯中的液體為絕緣體進(jìn)行選擇；
（4）根據(jù)電流表和電壓表的量程和分度值讀出電流和電壓，然后根據(jù)歐姆定律的變形公式求出R_t的阻值；
（5）將表格的溫度與其對(duì)應(yīng)的電阻描點(diǎn)、連線即可得出鉑絲電阻R_t的阻值與溫度的關(guān)系圖象．
（6）該實(shí)驗(yàn)需測(cè)出不同溫度下鉑絲電阻R_t的阻值，電流已知，用電壓表測(cè)出鉑絲電阻R_t兩端的電壓，從而得出電阻；
（7）根據(jù)恒流電源的輸出電流不變，當(dāng)電壓表示數(shù)最大時(shí)，鉑絲電阻R_t的阻值最大，根據(jù)歐姆定律的變形公式求出最大阻值，
然后根據(jù)圖象找出鉑絲電阻R_t的阻值與溫度的關(guān)系式可得出對(duì)應(yīng)的最高溫度；根據(jù)歐姆定律分析，電壓一定時(shí)，電路中的電流越小，電路的電阻越大即可．

解答 解：（1）由圖甲可知，開關(guān)閉合前，電壓表測(cè)量的是電源電壓，不符合題意；要測(cè)鉑絲電阻R_t的阻值，電壓表應(yīng)該與鉑絲電阻R_t并聯(lián)，
所以錯(cuò)誤的導(dǎo)線是電壓表的“15”接線柱與開關(guān)右接線柱連接的導(dǎo)線，故應(yīng)將電壓表的“15”接線柱與鉑絲電阻R₁的右接線柱連接，如圖所示：

（2）開關(guān)閉合前，為了保護(hù)電路，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)位于阻值最大處，故滑片應(yīng)移至B端．
（3）因?yàn)闊�杯中的�?dǎo)線和電阻組成了電路，因此燒杯中的液體應(yīng)該為絕緣體，所以選擇煤油．
故選B．
（4）由圖乙可知，電流表選擇的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A，電流表選擇的量程為0～15V，分度值為0.5V，示數(shù)為14V，
由I=$\frac{U}{R}$得，鉑絲電阻R_t的阻值：R_t=$\frac{U}{I}$=$\frac{14V}{0.2A}$=70Ω．
（5）將表格的溫度與其對(duì)應(yīng)的電阻在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，即將（100，150）（80，130）（60，110）（40，90）（20，70）（0，50）描畫在坐標(biāo)紙上，
然后用平滑的線將其連接起來即可得出鉑絲電阻R_t的阻值與溫度的關(guān)系圖象，如圖所示：

（6）直流恒流電源正常工作時(shí)，其輸出電流不隨外部條件的變化而變化，并且可讀出其大小，電壓表并聯(lián)在鉑絲電阻R_t的兩端，如圖所示：

（7）當(dāng)恒流源的輸出電流為0.15A，所以當(dāng)電壓表示數(shù)最大時(shí)，即R_t兩端的電壓U_t=15V時(shí)，鉑絲電阻R_t的阻值最大，
由丙圖中所畫的R_t-t圖象可知，此時(shí)溫度計(jì)所能測(cè)量的溫度最高；
由I=$\frac{U}{R}$得，鉑絲電阻R_t的阻值：
R_t′=$\frac{{U}_{t}}{{I}_{t}}$=$\frac{15V}{0.15A}$=100Ω，
由圖象可知，鉑絲電阻R_t的阻值與溫度的關(guān)系式：R_t=50+t，
則溫度計(jì)所能測(cè)量的最高溫度t=R_t-50=100-50=50℃．
要提高該溫度計(jì)所能測(cè)量的最高溫度值，應(yīng)使鉑絲電阻R_t的阻值增大，
根據(jù)歐姆定律可知，電壓一定（即電壓表示數(shù)最大為15V）時(shí)，電路中的電流越小，鉑絲電阻R_t的阻值越大，
故提高該溫度計(jì)所能測(cè)量的最高溫度值的方法：將恒流源的輸出電流減�。�
故答案為：（1）見上圖；（2）B；（3）B；（4）70；（5）見上圖；（6）見上圖；（7）將恒流源的輸出電流減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路的連接、歐姆定律、串聯(lián)電路的特點(diǎn)、電表的讀數(shù)及電阻的計(jì)算等，關(guān)鍵是根據(jù)圖象找出鉑絲電阻的阻值與溫度的關(guān)系式和歐姆定律的靈活運(yùn)用，涉及到的知識(shí)點(diǎn)多，難度大．