Question

12．某金屬材料制成的電阻Rr阻值隨溫度變化而變化，為了測(cè)量Rr在0到100℃之間的多個(gè)溫度下的電阻阻值．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路．其中A為量程為10mA、內(nèi)阻忽略不計(jì)的電流表，E為電源（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為1Ω），R₁為滑動(dòng)變阻器，R_B為電阻箱，S為單刀雙擲開關(guān)．

（1）實(shí)驗(yàn)室中提供的滑動(dòng)變阻器有兩個(gè)：R_A（0-150Ω）； R_B（0-500Ω）；本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器R₁選用R_B（填“R_A”或“R_B”）．
（2）完成下面實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：
①調(diào)節(jié)溫度，使得Rr的溫度達(dá)到T₁，
②將S撥向接點(diǎn)1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)電流表的讀數(shù)I；
③將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)電阻箱R₀，使電流表的讀數(shù)仍然為I，記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R₀；
④則當(dāng)溫度為T₁時(shí)，電阻Rr=R₀：
⑤改變Rr的溫度，在每一溫度下重復(fù)步驟②③④，即可測(cè)得電阻溫度隨溫度變化的規(guī)律．
（3）由上述實(shí)驗(yàn)測(cè)得該金屬材料制成的電阻Rr隨溫度t變化的圖象如圖甲所示．若把該電阻與電池（電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，內(nèi)阻不計(jì)）、電流表（量程為5mA、內(nèi)阻Rg=100Ω）、電阻R串聯(lián)起來(lái)，連成如圖乙所示的電路，用該電阻作測(cè)溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的“金屬電阻溫度計(jì)”．
①電流刻度較大處對(duì)應(yīng)的溫度刻度較�。唬ㄌ睢拜^大”或“較小”）
②若電阻箱取值阻值R=50Ω，則電流表5mA處對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)值為50℃

Answer 1

分析 運(yùn)用替代法測(cè)量金屬材料的電阻，保證電流表示數(shù)不變．
根據(jù)閉合電路歐姆定律分析電路中電流與電阻R的關(guān)系，電路中電流越大，該電阻的阻值越大，由圖象可知溫度越高．當(dāng)電流為5mA時(shí)，由閉合電路歐姆定律求出電阻R的值，根據(jù)圖象讀出對(duì)應(yīng)的溫度．

解答 解：（1）電路最小電阻約為R=$\frac{1.5}{0.003}$=500Ω，R_A最大最大阻值太小，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R_B．
（2）采用替代法測(cè)量金屬材料的電阻，實(shí)驗(yàn)步驟為：
①調(diào)節(jié)溫度，使得R_r的溫度達(dá)到T₁，
②將S撥向接點(diǎn)1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)電流表的讀數(shù)I：
③將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)電阻箱R₀，使電流表的讀數(shù)仍然為I，記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R₀；
④則當(dāng)溫度為T₁時(shí)，電阻R_r=R₀；
⑤改變R_r的溫度，在每一溫度下重復(fù)步驟②③④，即可測(cè)得電阻溫度隨溫度變化的規(guī)律．
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律得電路中電流為：I=$\frac{E}{R′+{{R}_{g}+R}_{r}}$，可見，電阻R越小，電流I越大，對(duì)應(yīng)的溫度越低，所以電流刻度較大處對(duì)應(yīng)的溫度刻度較�。�
②當(dāng)電流為5mA時(shí)，由閉合電路歐姆定律有：I=$\frac{E}{R′+{{R}_{g}+R}_{r}}$，
R_r=$\frac{E}{I}$-R′-R_g=300-50-100Ω=150Ω，
由R-t圖象，根據(jù)數(shù)學(xué)得到R=t+100（Ω），
當(dāng)R=150Ω，t=50℃．
故答案為：（1）R_B；
（2）②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁；③電阻箱R₀；電流表的讀數(shù)仍然為I；④R₀；
（3）①較��；②50．

點(diǎn)評(píng) （1）根據(jù)歐姆定律求出電路的最小電阻，然后選擇滑動(dòng)變阻器；
（2）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了等效替代法測(cè)電阻，知道實(shí)驗(yàn)原理是正確解題的關(guān)鍵；
（3）由歐姆定律求出電流表達(dá)式、由圖象求出電阻阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系式即可正確解題．