15.如图甲是某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象,图中R0表示该电阻在0℃时的电阻值,已知图线的斜率为k.若用该电阻与电池(电动势为E、内阻为r)、理想电流表A、滑动变阻器R′串联起来,连接成如图乙所示的电路.用该电阻做测温探头,把电流表A的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.(共6分)
(1)根据图甲,温度为t(t>0℃)时电阻R的大小为__________.
(2)在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时,需要弄清所测温度和电流的对应关系.请用E、R0、R′(滑动变阻器接入电路的阻值)、k等物理量表示待测温度t与电流I的关系式t=__________.
(3)如果某次测量时,指针正好指在在温度刻度的10℃到20℃的正中央,则测量值__________15℃(填“大于”、“小于”或“等于”).
(1)R0+k t;(2)t=;(3)小于
(1)已知图线的斜率为k,根据数学知识得:电阻R的大小为 R=R0+kt.
(2)根据闭合电路欧姆定律得:
联立得:
(3)由上看出,t与I是非线性关系,与欧姆表类似,温度t的刻度是不均匀的,左密右疏,则知若指针正好指在在温度刻度的10℃到20℃的正中央,则测量值小于15℃.
闭合电路的欧姆定律;常见传感器的工作原理
(1)已知图线的斜率为k,根据数学知识得到电阻R的大小.
(2)根据闭合电路欧姆定律得到电流I与R、E、R′、r的关系式,将(1)中R与t的关系代入,即可得到温度t与电流I的关系式.
(3)根据温度刻度是否均及疏密情况,确定测量值与15℃的大小关系.
根据图象得到电阻R的表达式,抓住“金属电阻温度计”的刻度与欧姆表类似,分析刻度是否均匀.
本题考查了闭合电路的欧姆定律;常见传感器的工作原理等知识点,在近几年的各省高考题出现的频率比较高,常于图象等知识点交汇命题.