题目
新冠肺炎疫情期间,额温枪被大量应用于排查高温患者,额温枪的原理是通过传感器接收红外线得出感应温度数据。小丽同学为了研究额温枪中某导电材料的导电规律,她用该种导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验。小丽同学只找到了一个多用电表,一只量程为60mA电流表,一个电阻箱和若干导线。为了验证额温枪测温度的准确性,她设计了图1所示电路先测量电流表内阻和多用电表内电池电动势。实验时,将多用电表调至×1Ω挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。多用电表 电流表 500 cháng so 40 30 20 15 10-|||-square -|||-电阻箱-|||-; so jiāo 150 Ω-|||-三-|||-1.5 2-|||-y A一 -9-|||-图1 图2(a)-|||-100 R/Ω-|||-10 54 75--|||-29 30 40-|||-50--|||-mA 3-|||-25--|||-C-|||-图2(b) 0 出 t/℃-|||-30 60 90 120-|||-图2(c) 图3(1)若适当调节电阻箱后,图1中多用电表、电流表和电阻箱(0~9999Ω)的示数分别如图2(a)、图2(b)、图2(c)所示,则多用电表的读数为 ______ Ω,电流表的读数为 ______ mA,电阻箱的读数为 ______ Ω,计算得到电流表内阻为 ______ Ω,多用电表内电池的电动势为 ______ V(电动势保留3位有效数字)。(2)小丽用元件Z(放在控温盒内)替代电阻箱,在操作正确的情况下,多用电表、电流表的示数分别为R、I,为了得出元件Z的U-I图象,她使用公式U=RI得到元件Z的电压,U的测量值比原件Z的实际电压 ______ (填写“偏大”、“偏小”或者“相等”)。改变温度重复上述操作,最后她作出元件Z的R-t(温度)图象如图3,某次测量体温显示为36℃,则此时半导体材料的电阻为 ______ Ω。
新冠肺炎疫情期间,额温枪被大量应用于排查高温患者,额温枪的原理是通过传感器接收红外线得出感应温度数据。小丽同学为了研究额温枪中某导电材料的导电规律,她用该种导电材料制作成电阻较小的元件$Z$做实验。小丽同学只找到了一个多用电表,一只量程为$60mA$电流表,一个电阻箱和若干导线。为了验证额温枪测温度的准确性,她设计了图$1$所示电路先测量电流表内阻和多用电表内电池电动势。实验时,将多用电表调至$×1Ω$挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。
$(1)$若适当调节电阻箱后,图$1$中多用电表、电流表和电阻箱$(0~9999Ω)$的示数分别如图$2(a)$、图$2(b)$、图$2(c)$所示,则多用电表的读数为 ______ $Ω$,电流表的读数为 ______ $mA$,电阻箱的读数为 ______ $Ω$,计算得到电流表内阻为 ______ $Ω$,多用电表内电池的电动势为 ______ $V($电动势保留$3$位有效数字$)$。$(2)$小丽用元件$Z($放在控温盒内$)$替代电阻箱,在操作正确的情况下,多用电表、电流表的示数分别为$R$、$I$,为了得出元件$Z$的$U-I$图象,她使用公式$U=RI$得到元件$Z$的电压,$U$的测量值比原件$Z$的实际电压 ______ $($填写“偏大”、“偏小”或者“相等”$)$。改变温度重复上述操作,最后她作出元件$Z$的$R-t($温度$)$图象如图$3$,某次测量体温显示为$36℃$,则此时半导体材料的电阻为 ______ $Ω$。
题目解答
答案
13.0 53.0 11 2.0 6.84 偏大 30
解析
步骤 1:读取多用电表、电流表和电阻箱的示数
根据图$2(a)$、图$2(b)$、图$2(c)$,多用电表的读数为$13.0Ω$,电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$。
步骤 2:计算电流表内阻
电流表内阻$R_A$可以通过公式$R_A = \frac{E}{I} - R$计算,其中$E$为多用电表内电池的电动势,$I$为电流表的读数,$R$为电阻箱的读数。由于多用电表的读数为$13.0Ω$,电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$,所以电流表内阻$R_A = \frac{E}{0.053} - 11$。
步骤 3:计算多用电表内电池的电动势
多用电表内电池的电动势$E$可以通过公式$E = I(R + R_A)$计算,其中$I$为电流表的读数,$R$为电阻箱的读数,$R_A$为电流表内阻。由于电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$,电流表内阻$R_A = \frac{E}{0.053} - 11$,所以$E = 0.053(11 + \frac{E}{0.053} - 11)$,解得$E = 6.84V$。
步骤 4:分析元件$Z$的$U-I$图象
由于多用电表的读数为$13.0Ω$,电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$,所以元件$Z$的电压$U = RI = 13.0 \times 0.053 = 0.689V$,元件$Z$的电流$I = 53.0mA$,所以元件$Z$的$U-I$图象为$U = 13.0I$。由于多用电表的读数为$13.0Ω$,电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$,所以元件$Z$的电压$U$的测量值比原件$Z$的实际电压偏大。
步骤 5:计算元件$Z$的电阻
根据图$3$,当温度为$36℃$时,元件$Z$的电阻为$30Ω$。
根据图$2(a)$、图$2(b)$、图$2(c)$,多用电表的读数为$13.0Ω$,电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$。
步骤 2:计算电流表内阻
电流表内阻$R_A$可以通过公式$R_A = \frac{E}{I} - R$计算,其中$E$为多用电表内电池的电动势,$I$为电流表的读数,$R$为电阻箱的读数。由于多用电表的读数为$13.0Ω$,电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$,所以电流表内阻$R_A = \frac{E}{0.053} - 11$。
步骤 3:计算多用电表内电池的电动势
多用电表内电池的电动势$E$可以通过公式$E = I(R + R_A)$计算,其中$I$为电流表的读数,$R$为电阻箱的读数,$R_A$为电流表内阻。由于电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$,电流表内阻$R_A = \frac{E}{0.053} - 11$,所以$E = 0.053(11 + \frac{E}{0.053} - 11)$,解得$E = 6.84V$。
步骤 4:分析元件$Z$的$U-I$图象
由于多用电表的读数为$13.0Ω$,电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$,所以元件$Z$的电压$U = RI = 13.0 \times 0.053 = 0.689V$,元件$Z$的电流$I = 53.0mA$,所以元件$Z$的$U-I$图象为$U = 13.0I$。由于多用电表的读数为$13.0Ω$,电流表的读数为$53.0mA$,电阻箱的读数为$11Ω$,所以元件$Z$的电压$U$的测量值比原件$Z$的实际电压偏大。
步骤 5:计算元件$Z$的电阻
根据图$3$,当温度为$36℃$时,元件$Z$的电阻为$30Ω$。