Question

14．某同學(xué)嘗試把一個(gè)靈敏電流表改裝成溫度表，他所選用的器材有：靈敏電流表（待改裝），學(xué)生電源（電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)），滑動(dòng)變阻器，單刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線若干，導(dǎo)熱性能良好的防水材料，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，PTC熱敏電阻R₁（PTC線性熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關(guān)系為R₁=a+kt，a＞0，k＞0）．
設(shè)計(jì)電路如圖所示，并按如下步驟進(jìn)行操作
（1）該電路圖連接好實(shí)驗(yàn)器材
（2）將滑動(dòng)變阻器滑片P滑到a端（填“a”或“b”），單刀雙擲開關(guān)S擲于c端（填“c”或“d”），調(diào)節(jié)滑片P使電流表滿偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不動(dòng)，設(shè)此時(shí)電路總電阻為R，斷開電路．
（3）容器中倒入適量開水，觀察標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，每當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù)下降5℃，就將開關(guān)S置于d端，并記錄此時(shí)的溫度t和對(duì)應(yīng)的電路表的示數(shù)I，然后斷開開關(guān)，請(qǐng)根據(jù)溫度表的設(shè)計(jì)原理和電路圖，寫出電流與溫度的關(guān)系式（用題目中給定的符號(hào)）I=$\frac{E}{R+a+kt}$
（4）根據(jù)對(duì)應(yīng)溫度記錄的電流表示數(shù)，重新刻制電流表的表盤，改裝成溫度表，根據(jù)改裝原理，此溫度表表盤刻度線的特點(diǎn)是：低溫刻度在右側(cè)（填“左”或“右”），刻度線分布是否均勻？否（填“是”或“否”）

Answer 1

分析 由題可知，該實(shí)驗(yàn)的原理是利用閉合電路的歐姆定律，測(cè)出不同溫度條件下，即不同的電阻值下的電流，然后將電流與溫度相對(duì)應(yīng)，把電流計(jì)改裝為溫度計(jì)．結(jié)合該原理，需要向選取電路中合適的變阻器電阻值，然后測(cè)定不同溫度下的電流，最后標(biāo)注即可．

解答 解：（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理可知，需要先選取合適的滑動(dòng)變阻器的電阻值，結(jié)合滑動(dòng)變阻器的使用的注意事項(xiàng)可知，開始時(shí)需要將滑動(dòng)變阻器滑片P滑到 a端，乙保證電流表的使用安全；然后將單刀雙擲開關(guān)S擲于 c端，調(diào)節(jié)滑片P使電流表滿偏，設(shè)此時(shí)電路總電阻為R，斷開電路．
（3）當(dāng)溫度為t時(shí)，熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關(guān)系為：R₁=a+kt，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得，I=$\frac{E}{R+{R}_{1}}$=$\frac{E}{R+a+kt}$
（4）由上式可知，溫度越高，電流表中的電流值越小，所以低溫刻度在表盤的右側(cè)；由于電流與溫度的關(guān)系不是線性函數(shù)，所以表盤的刻度是不均勻的．
故答案為：（2）a，c，滿偏（或指針到最大電流刻度）；（3）$\frac{E}{R+a+kt}$；（4）右，否

點(diǎn)評(píng) 該實(shí)驗(yàn)中，將電流表改變?yōu)闇囟扔?jì)，解答的前提是一定要理解該實(shí)驗(yàn)的原理，第四問 對(duì)表盤的刻度是難點(diǎn)，要充分理解電流與溫度之間的關(guān)系．