Question

5．如圖，一熱敏電阻R_r放在控溫容器（可準確調節(jié)容器內溫度）M內：為毫安表，量程6mA，內阻為幾十歐姆；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為開關．已知R_r在95℃時阻值為150Ω，在20℃時的阻值約為550Ω．現要求在降溫過程中測量在95℃～20℃之間的多個溫度下R_r的阻值．
（1）在圖中畫出連線，完成實驗原理電路圖；
（2）寫出主要的實驗步驟和需要測量的物理量；
（3）寫出R_r阻值的表達式（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據實驗原理連接實驗電路；
（2）實驗時保持電流表示數不變，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）該實驗中沒有電壓表，可以應用等效替代法測熱敏電阻阻值，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，因此應把電源、電流表、熱敏電阻、電阻箱、開關串聯(lián)接入電路，實物電路圖如圖所示．

（2）①依照實驗原理電路圖連線，
②調節(jié)控溫容器M內的溫度，使得R_T 溫度為95℃，
③將電阻箱調到適當的初值，以保證儀器安全，
④閉合開關．調節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數I₀，并記錄電阻箱的讀數R₀．
⑤將R_T的溫度降為T₁（20℃＜T₁＜95℃）；調節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數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：E=I₀（r+R_A+R_T+R₀），
即：E=I₀（r+R_A+150Ω+R₀）…①，
當R_T的溫度降為T₁時，有：E=I₀（r+R_A+R_T1+R₁）…②，
⑦逐步降低T₁的數值，直至20℃為止；在每一溫度下重復步驟⑤⑥．
（3）由①②解得：R_T1=R₀+150Ω-R₁．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）見解答部分；（3）R_T1=R₀+150Ω-R₁．

點評 本題考查了設計、連接實物電路圖、完善實驗步驟，知道實驗原理是正確解題的前提與關鍵；要掌握常用的測電阻的方法：伏安法、等效法、用歐姆表測電阻等．