请阅读《温度计及其现代发展》并回答题。
温度计及其现代发展
2020年初,一场新冠肺炎疫情蔓延全国,为了保障大家的安全,各大医院设置体温监测点,合理、安全分诊发热患者。各小区、路口、商场、车站都安排了体温监测,排查疑似病例。
真正把体温测量用于临床诊断的是德国医生冯德利希在1858年提出并实施的。当时水银温度计不能离开人体读数,因为温度计离开人体,一遇冷空气,指示的温度就降下来。英国医生阿尔伯特解决了这个难题:他在温度计的水银管里造一处狭道,体温计放在嘴里水银柱上升到实际体温刻度,取出后水银柱在狭道处断开,使狭道以上的部分始终保持体温示数。这样便诞生了医用体温计,如图所示。
为什么会采用水银作为介质呢?主要不是因为水银的比热容小,体积相同时,水银的质量较大,计算表明,同体积的水银,酒精,煤油,升高1°C吸收的热量接近相等。主要原因是水银的内聚力大,不浸润玻璃,能在收缩时在缩口处断开,从而实现离开人体读数。同时,水银的密度大,比同体积的酒精或煤油的惯性大,保证它能在使用前被甩回到玻璃泡内。
随着电子技术的发展,20 世纪70 年代出现了电子体温计,如图所示。现在的电子体温计通过液晶直接显示体温,有的可以精确到0.01 °C。
温度计经过了四百多年的发展,早已不局限于体温测量,已经成为一门分门别类科学—温度计量学。1821年物理学家塞贝克将两种不同的金属导线连接在一起,构成一个电流回路,如图所示。不同材料的导线首尾相连形成两个金属接触点,把其中的一个接触点B加热到很高的温度,另一个接触点A保持低温,环路里产生电流。这就是塞贝克效应,这种电路叫热电偶。实验表明:热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关;跟接点A和B间的温度差大小有关,温度差越大,回路电流越大。根据这个道理制造出了热电偶温度计,它能直接放入高温炉里测温,如图所示。
辐射温度计也能测量上千摄氏度甚至上万摄氏度的高温。它通过光学方法测定物体的辐射,进而得知物体温度。新式非接触红外线温度计,又叫”测温枪”,如图所示,只要把“枪口”对准待测物体,“枪尾”的显示屏里就能用数字直接报告那个物体的温度。除了可以方便地测量体温,这种奇妙的“手枪”还可以测量从零下几十摄氏度到上千摄氏度范围内的温度呢!
请根据上述材料。回答下列问题。
(1)如图所示的常见医用体温计是根据___________的规律制成的;
(2)医用体温计常用水银作为介质,主要原因之一是____________;
A.水银的比热容小
B.水银的内聚力大
C.水银的毒性对人体不产生影响
(3)如图所示的探针式食品温度计,它的工作原理可能与___________的工作原理相同;
A.水银体温计 B.热电偶温度计 C.辐射温度计
(4)如图所示的实验中:其他条件不变,只将__________,电路中的电流将变大。(请写出至少一种具体的方法)
小东计划用电源电压为6V的学生电源,测量某小灯泡的额定电功率。他观察到小灯泡标注的额定电压为2.5V,咨询老师得知小灯泡电阻约为10Ω。他找来了A、B两个不同规格的滑动变阻器,铭牌分别标有“10Ω 1A” 和 “50Ω 2A”字样:
(1)本实验中小东应该选择______(选填“A”或“B”)滑动变阻器;
(2)他连接了图甲所示的实验电路,其中滑动变阻器还没有接入电路。若实现滑动变阻器滑片向左滑动时,小灯泡发光变亮,他应该接滑动变阻器的_______(选填“a”或“b”)端;
(3)实验中,观察到小灯泡开始发光时,电压表的示数是1.0V。关于电压测量范围的选择有如下四种方案,则应该选用_________方案;
甲:1.0V、2.0V、3.0V 乙:1.0V、2.5V、4.0V
丙:1.0V、1.2V、1.5V 丁:2.0V、2.5V、3.0V
(4)小灯泡发光后,在接下来的实验过程中,小东观察到当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示。则小灯泡的额定功率为________W;
(5)请你帮助小东设计出本实验的数据记录表格;
(______)
(6)小东发现自家电动自行车上的照明灯是由很多个额定电压为3V的小LED灯组成的,而其中一个LED灯的亮度与实验所用小灯泡基本相同。受以上实验启发,他想测量一个LED灯的额定功率。在老师的帮助下,小东将电动自行车上的一个LED灯取下,并将所测电流与电压数据整理并绘制了如图丙所示的I-U图像。请你根据图像所示,尝试通过计算与比较,说明通常LED灯比白炽灯耗电少的可能原因:____。
生活中杀菌消毒经常用到酒精。小铭看到家里买的酒精瓶上写着“75%酒精”的字样,想检测一下标的“酒精浓度75%”是否正确。小铭查到了酒精百分比浓度和密度之间的对应关系,于是想通过测量酒精的密度来确定酒精浓度。为了测量酒精的密度,小铭取适量酒精样品进行了如下实验,请你帮他把实验步骤补充完整,并回答下面的问题:
酒精密度(g/cm3) | 酒精百分比浓度% |
0.914 | 57.8 |
0.903 | 62.8 |
0.891 | 67.7 |
0.879 | 72.4 |
0.868 | 76.9 |
0.856 | 81.3 |
0.843 | 85.5 |
(1)实验步骤:
①将天平放在水平台面上,把游码移到标尺的零刻度线处。如果横梁静止时,指针指在分度盘中央刻度线的左侧,如图甲所示。为使横梁在水平位置平衡,应将横梁上的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)端移动;
②用天平测出空烧杯的质量为10g,用m1表示,并记录在表格中;
③在烧杯中倒入适量的待测酒精,用天平测出烧杯和酒精的总质量,此时砝码质量和游码在标尺上的位置如图乙所示,烧杯和酒精的总质量为________g,用m2表示,并记录在表格中;
④将烧杯中的酒精全部倒入量筒中,如图丙所示,读出酒精的体积用V表示,并记录在表格中;
⑤根据上述实验数据计算此种酒精的密度为__________g/cm3;(保留三位小数)
(2)由以上测量的实验数据可知,小铭家里买的“75%酒精”最接近以下哪种浓度___________(选填字母)。
A.67.7% B. 72.4% C. 76.9% D.81.3%
某物理实验兴趣小组进行“探究不同物质的吸热能力与物质种类的关系”的实验:
(1)选用两个规格相同的烧杯,加入初温相同、_________相同的水和食用油,选用两个规格相同的电加热器加热,用两个相同的温度计测量水和食用油的温度,实验装置如图所示。同学们的实验数据记录在表格中;
(2)根据表中实验数据可以判断,在此实验中,如果要使水和食用油最后温度相同,就需要给_______加热更长的时间,此过程中水吸收的热量_______(选填“大于”“等于”或“小于”)食用油吸收的热量。所以_______的吸热能力更强。
种类 | 质量m/g | 初温T0/℃ | 末温T/℃ | 温度变化△T/℃ | 加热时间t/s |
水 | 200 | 20 | 70 | 50 | 170 |
食用油 | 200 | 20 | 70 | 50 | 80 |
如图所示为“探究杠杆平衡条件”的实验装置,杠杆可在竖直平面内绕固定点O自由转动,其上相邻刻线间的距离相等,杠杆在水平位置静止。若在杠杆上的A点位置挂6个重均为0.5N的钩码,则在______点(选填“B”或“C”)用弹簧测力计竖直向上施加力可以使杠杆保持水平平衡,此时弹簧测力计的示数为________N。
在探究“液体内部压强的特点”实验时,小东用微小压强计进行实验,如图所示:
(1)实验前小东用手指无论是重压还是轻压金属盒的橡皮膜时,发现U型管两侧液面都没有高度差。他判段造成这一现象的原因可能是_____________;
(2)装置调整好后,他将探头先后放在同一容器中液体的A、B两点处,U型管两侧液面高度情况分别如图甲、乙所示。他由此判断出A、B两处的压强大小关系为pA______pB(选填“大于”“等于”或“小于”)。由此可以得到液体内部的压强与 __________有关。