Question

20．金屬鉑的電阻對溫度變化很靈敏，可以制成電阻溫度計，小明找來鉑絲電阻R_t，將其置于裝有液體的燒杯內，通過外界改變液體的溫度，用如圖甲所示的電路測量其電阻值與溫度的關系．
（1）圖甲是小明開始時連接的電路，其中存在一處連接錯誤，請你在錯誤的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線在原圖上畫出正確的是接法．
（2）開關閉合前，滑動變阻器的滑片應移至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）小明測出鉑絲電阻阻值與溫度的關系如表，其中溫度計示數為20℃時，電壓表、電流表示數如圖乙所示，此時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）請在圖丙中作出鉑絲電阻R_t的阻值與溫度的關系圖象．
（6）小明從實驗室找來了一個直流恒流電源，如圖丁所示，調節(jié)旋鈕可以選擇不同的輸出電流，正常工作時，其輸出電流不隨外部條件的變化而變化，請利用該恒流源以及甲圖中某一電表、開關、導線和該鉑絲電阻設計一個簡易電阻溫度計，并在方框中畫出原理圖，
（7）根據你在丙圖中所畫的R_t-t圖象，當恒流源的輸出電流為0.15A，你設計的溫度計所能測量的最高溫度為50℃，如果要提高該溫度計所能測量的最高溫度值，請你提出一種簡便的方法：將恒流源的輸出電流減�。�

Answer 1

分析 （1）根據伏安法測電阻的原理，電壓表測鉑絲電阻兩端的電壓；
（2）開關閉合前，為了保護電路，滑動變阻器的滑片應位于阻值最大處；
（3）根據燒杯中的液體為絕緣體進行選擇；
（4）根據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應的電阻描點、連線即可得出鉑絲電阻R_t的阻值與溫度的關系圖象．
（6）該實驗需測出不同溫度下鉑絲電阻R_t的阻值，電流已知，用電壓表測出鉑絲電阻R_t兩端的電壓，從而得出電阻；
（7）根據恒流電源的輸出電流不變，當電壓表示數最大時，鉑絲電阻R_t的阻值最大，根據歐姆定律的變形公式求出最大阻值，
然后根據圖象找出鉑絲電阻R_t的阻值與溫度的關系式可得出對應的最高溫度；根據歐姆定律分析，電壓一定時，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，開關閉合前，電壓表測量的是電源電壓，不符合題意；要測鉑絲電阻R_t的阻值，電壓表應該與鉑絲電阻R_t并聯(lián)，
所以錯誤的導線是電壓表的“15”接線柱與開關右接線柱連接的導線，故應將電壓表的“15”接線柱與鉑絲電阻R₁的右接線柱連接，如圖所示：

（2）開關閉合前，為了保護電路，滑動變阻器的滑片應位于阻值最大處，故滑片應移至B端．
（3）因為燒杯中的導線和電阻組成了電路，因此燒杯中的液體應該為絕緣體，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，示數為0.2A，電流表選擇的量程為0～15V，分度值為0.5V，示數為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應的電阻在坐標紙上描點，即將（100，150）（80，130）（60，110）（40，90）（20，70）（0，50）描畫在坐標紙上，
然后用平滑的線將其連接起來即可得出鉑絲電阻R_t的阻值與溫度的關系圖象，如圖所示：

（6）直流恒流電源正常工作時，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）當恒流源的輸出電流為0.15A，所以當電壓表示數最大時，即R_t兩端的電壓U_t=15V時，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，此時溫度計所能測量的溫度最高；
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的阻值與溫度的關系式：R_t=50+t，
則溫度計所能測量的最高溫度t=R_t-50=100-50=50℃．
要提高該溫度計所能測量的最高溫度值，應使鉑絲電阻R_t的阻值增大，
根據歐姆定律可知，電壓一定（即電壓表示數最大為15V）時，電路中的電流越小，鉑絲電阻R_t的阻值越大，
故提高該溫度計所能測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小．

點評 本題考查了實物電路的連接、歐姆定律、串聯(lián)電路的特點、電表的讀數及電阻的計算等，關鍵是根據圖象找出鉑絲電阻的阻值與溫度的關系式和歐姆定律的靈活運用，涉及到的知識點多，難度大．