Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行“探究熱敏電阻的溫度特性”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：

熱敏電阻Rt （常溫下約8 kΩ）、溫度計(jì)、電流表A（量程1 mA，內(nèi)阻約200 Ω）、電壓表V（量程3 V，內(nèi)阻約10 kΩ）、電池組E（電動(dòng)勢(shì)為4．5 V，內(nèi)阻約1 Ω）、滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為20 Ω）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干、燒杯和水。

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)所提供的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，畫在圖1所示的方框中。

（2）圖2是實(shí)驗(yàn)器材的實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，請(qǐng)根據(jù)你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路，補(bǔ)充完成實(shí)物間的連線。

（3）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P應(yīng)置于 端（填“a”或“b”）。

（4）利用補(bǔ)接完整的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量出不同溫度下的電阻值，畫出該熱敏電阻的Rt－t圖象如圖3中的實(shí)測(cè)曲線，與圖中理論曲線相比二者有一定的差異。除了偶然誤差外，關(guān)于產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因或減小系統(tǒng)誤差的方法，下列敘述正確的是 。

A．電流表的分壓造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值大

B．電壓表的分流造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值小

C．溫度升高到一定值后，電流表宜采用外接法

D．溫度升高到一定值后，電流表宜采用內(nèi)接法

（5）將本實(shí)驗(yàn)所用的熱敏電阻接到一個(gè)電流較大的恒流電源中使用，當(dāng)電流通過電阻產(chǎn)生的熱量與電阻向周圍環(huán)境散熱達(dá)到平衡時(shí)，滿足關(guān)系式I2R＝k（t－t0）（其中k是散熱系數(shù)，t是電阻的溫度，t0是周圍環(huán)境溫度，I為電流強(qiáng)度），電阻的溫度穩(wěn)定在某一值。若通過它的電流恒為50 mA，t0＝20°C，k＝0．25 W/°C，由實(shí)測(cè)曲線可知該電阻的溫度穩(wěn)定在 °C。

Answer 1

【答案】（1）見解析；（2）見解析；（3）a；（4）AC；（5）46~49。

【解析】

試題分析：（1）實(shí)驗(yàn)器材中的滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為20 Ω）、熱敏電阻Rt （常溫下約8 kΩ），滑動(dòng)變阻器電阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻。如果采用限流電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器對(duì)電路中的電流、電壓影響很小，不符合實(shí)驗(yàn)要求。所以采用分壓接法。電流表A（內(nèi)阻約200 Ω）、電壓表V（內(nèi)阻約10 kΩ），根據(jù)R/RA> RV/R，可見電流表對(duì)測(cè)量電阻的影響較小，所以采用內(nèi)接法。實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。

（2）補(bǔ)充完成實(shí)物間的連線，如圖所示

（3）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P應(yīng)置于a端，使待測(cè)電阻兩端的電壓為零，起到保護(hù)電路的作用。

（4）電流表內(nèi)接法會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差，由于電流表的分壓，測(cè)量得到的R1兩端電壓比實(shí)際電壓偏大，所以計(jì)算得到的電阻R1偏大。另外，熱敏電阻隨著溫度的升高，電阻值逐漸減小。當(dāng)R1較小時(shí)，R/RA< RV/R，這時(shí)采用外接法電路測(cè)量得到的R1的誤差較小。所以AC選項(xiàng)正確。

（5）當(dāng)電流通過電阻產(chǎn)生的熱量與電阻向周圍環(huán)境散熱達(dá)到平衡時(shí)，滿足關(guān)系式I2R＝k（t－t0），將已知電流恒為50 mA，t0＝20°C，k＝0．25 W/°C帶入可得：R = （100Ω/°C）t - 2000Ω，在圖3中畫出R = （100Ω/°C）t - 2000Ω的函數(shù)直線。直線與曲線的交點(diǎn)即是所求的溫度，該電阻的溫度穩(wěn)定在46 ~49°C。