Question

8．通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度．在图所示的电路中，电流表量程为0～30mA，电源电压恒为3V，R为滑动变阻器，电阻R_t作为温度计的测温探头．当t≥0℃时，R_t的阻值随温度t的变化关系为R_t=20+t（单位为欧）．先把R_t放入0℃环境中，闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏（即等于30mA），此时滑动变阻器连入电路中的阻值为80Ω．保持滑片P的位置不动，把测温探头R_t放到某待测温度环境中，发现电流表的示数为10mA，该环境的温度为200℃；当把测温探头R_t放到温度为500℃环境中，电路消耗的电功率为0.015W．若要增大该测温度计的量程，应增大（填“增大”或“减小”）滑动变阻器连入电路中的阻值．

Answer 1

分析 （1）当R_t放入0℃环境中时，根据欧姆定律求出电路的总电阻，已知R_t的电阻随温度的变化关系式，求出R_t的阻值，从而求出滑动变阻器接入电路的电阻；
（2）当把测温探头放到某待测环境中时，根据电流表的示数求出电路总电阻，因为滑动变阻器和测温探头串联，所以总电阻减去滑动变阻器电阻就是测温探头的电阻，根据关系式求出环境的温度；把测温探头放到480℃环境中，根据关系式求出测温探头的电阻，再加上滑动变阻器电阻就是电路总电阻，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电路消耗的电功率．

解答 解：当把R_t放入0℃的环境中，电路中的总电阻：R₁=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{3V}{0.03A}$=100Ω，
此时R_t的阻值：R_t=20+t=20Ω，
串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
可得滑动变阻器阻值为：R_变=R₁-R_t=100Ω-20Ω=80Ω；
当电流表示数为10mA时，电路总电阻：
R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{3V}{0.01A}$=300Ω，
R_t的阻值为：300Ω-80Ω=220Ω，
所以20+t=220Ω，
则t₁=（220-20）℃=200℃；
把测温探头放到500℃环境中，测温探头电阻：
R_t=20+t=520Ω，
所以电路消耗电功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（3V）^{2}}{520Ω+80Ω}$=0.015W；
由图可知，变阻器与Rt串联，电路中电流表量程为0～30mA，根据I=$\frac{U}{{R}_{总}}$可知，要增大该测温度计的量程，则要增大电路中总电阻的值，因此须增大滑动变阻器连入电路中的阻值．
故答案为：80；100；0.015；增大．

点评 本题考查根据关系式得出数据的问题，这是一种新型的解题方法，关键是考查对题意的理解能力和对电路图的分析能力以及电学公式的应用．