Question

8．某同学利用满偏电流为500μA的电流表、热敏电阻  等制作电子温度计．

（1）制作的实验过程中需要测出该电流表G的内阻R_g，所用的电路如图甲，主要步骤是：
①接通开关S₁，调节变阻器R₁，使G指针偏转到满刻度；
②保持R₁不变，再接通开关S₂，调节电阻箱R₂，使G指针偏转到满刻度的一半，读出此时R₂的阻值为299.0Ω，可认为R_g=R₂．
实验时，图甲电路中的变阻器R_l和电源有下列器材可供选择：
A．变阻器（0～200Ω）       B．变阻器（0～20kΩ）
C．电源（1.5V，内阻不计）  D．电源（9V，内阻不计）
为了使测量R_g尽量精确，R₁应选B，电源应选D．（填选项前的字母）
（2）温度在0～300℃范围内，某热敏电阻的阻值R_t随温度t（℃）的变化情况为R_t=200+50t（Ω），把这个热敏电阻、标准定值电阻、电池、开关与电流表G串联起来，电路如图乙，电流表G的表盘如图丙．用该热敏电阻作探头，将G表盘上的电流刻度值改成对应的温度值，就制作成简单的电子温度计．已知电池的电动势E=1.5V，内阻r=1.0Ω，标准定值电阻的阻值R₀=2500Ω，根据（l）中测得的R_g值和闭合电路欧姆定律，得出电流表G表盘上500μA刻度处对应的温度刻度值是0℃，300μA刻度处对应的温度刻度值是40℃．
（3）由于用图甲电路测定电流表G的内阻R_g在原理上存在一定的系统误差，因而制作的电子温度计在测量温度时，测量值比真实值偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 选择器材合适的量程的前提是透彻理解半偏法测量电阻的原理，改装电压表的参照电表改装原理的知识即可

解答 解：（1）首先我们要知道半偏法测量电流表内阻的方法以及测量原理：如题中的甲图
电源的电动势为E，内阻为r，S₂打开时，设电流表满偏电流I_g=$\frac{E}{r+R+{R}_{g}}$，实验要求R＞＞R_g，R＞＞r，这样才有I_g≈300μA刻度处$\frac{E}{R}$，当S₂闭合时，R′和R_g并联，并联后总阻值R_并＜R_g＜＜R，这样才有S₂闭合后，电路中总电流几乎不变，仍然近似等于$\frac{E}{R}$，调节R′使电流表半偏为$\frac{{I}_{g}}{2}$，所以流过R′的电流也为$\frac{Ig}{2}$，所以R′=R_g．
从上述原理可知，S₂打开与闭合，近似认为干路中电流不变，前提是R＞＞R_g．故实验器材选择应满足①电源电动势尽可能大，②R尽可能大．所以R选用大量程的电阻B，电源选用电动势较大的D
 （2）上500μA刻度处：R=$\frac{E}{{I}_{g}}-r$-R_g-R₀=200Ω　则300μA刻度处：R=$\frac{E}{I}-r-{R}_{g}-{R}_{0}$=2200Ω　　2200=200+50t　则t=400℃．
（3）测量的电流表内阻的测量值比真实值要偏小，则对应热敏电阻值偏大，则测量的温度偏大．
故答案为：（1）B  D  （2）40  （3）偏大

点评 本题考查半偏法测电流表内阻的原理和电压表的改装原理以及改装表的校对，难点是对半偏法测电流表内阻原理的解释．