Question

某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏元件的電阻隨溫度變化的特性．現(xiàn)有器材：直流恒流電源（在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定并且可讀出其大小）、電壓表、特測(cè)元件、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線等．
（1）若用上述器材測(cè)量該元件的阻值隨溫度變化的特性，請(qǐng)你在答題紙對(duì)應(yīng)圖中用筆連線畫出實(shí)物連接圖．
（2）實(shí)驗(yàn)的主要步驟：
①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值；
②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，記錄

電壓表示數(shù)

和

溫度計(jì)示數(shù)

，斷開開關(guān)；
③重復(fù)第②步操作若干次，測(cè)得多組數(shù)據(jù)．
（3）實(shí)驗(yàn)小組測(cè)得該元件在不同溫度下的阻值．并據(jù)此繪得上圖的R-t關(guān)系圖線，請(qǐng)根據(jù)圖線寫出該元件的R-t關(guān)系式：R=

100+1.6t

．
（4）由以上方法測(cè)得的電阻值比它的真實(shí)值偏

小

．
（5）如果實(shí)驗(yàn)室提供的恒定電流源的輸出電流為65mA，但沒有合適的電壓表，應(yīng)選用如下哪組器材測(cè)量熱敏元件上的電壓？

B

．
A．電壓表V₁：量程3V、內(nèi)阻3kΩ，定值電阻R₁=6kΩ
B．電壓表V₂：量程5V、內(nèi)阻5kΩ，定值電阻R₂=10kΩ
C．電壓表V₃：量程10V、內(nèi)阻10kΩ，定值電阻R₃=1kΩ

Answer 1

分析：（1）連接實(shí)物圖，要注意電流從電壓表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出，電壓表與熱敏電阻并聯(lián)；
（2）實(shí)驗(yàn)要測(cè)量電阻值和溫度值，電阻要用歐姆定律計(jì)算，由于電流恒定且已知，故需測(cè)量電壓和溫度；
（3）從圖中取相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)特殊點(diǎn)，代入R=R₀+kt計(jì)算即可．
（4）考慮到電壓表的內(nèi)阻，實(shí)際測(cè)量的是電壓表內(nèi)阻和熱敏元件的并聯(lián)電阻，據(jù)此分析測(cè)量值與真實(shí)值間的關(guān)系．
（5）根據(jù)恒定電流源的輸出電流得出熱敏元件在溫度較高時(shí)兩端的電壓，以及從減小誤差的角度分析，確定合適的器材．

解答：解：（1）直流恒流電源在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定并且可讀出其大小，電壓表并聯(lián)在熱敏元件兩側(cè)，實(shí)物圖連接如下圖．
（2）該實(shí)驗(yàn)需測(cè)出不同溫度下熱敏元件的電阻，所以需記錄電壓表的示數(shù)和溫度計(jì)的示數(shù)．
（3）根據(jù)R-t關(guān)系圖線，知R與t成線性關(guān)系，為R=100+1.6t．
（4）測(cè)量時(shí)認(rèn)為電壓表的示數(shù)與輸出電流的比值等于電阻的測(cè)量值，該值等于電壓表與熱敏元件的并聯(lián)電阻，小于真實(shí)值．
（5）根據(jù)歐姆定律，熱敏元件在溫度較高時(shí)兩端電壓大約為15V，三個(gè)電壓表量程都不夠，從電表改裝考慮，電壓表V₂和定值電阻R₂共同分擔(dān)的電壓可達(dá)到15V左右．故B正確．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）電壓表示數(shù)；溫度計(jì)示數(shù)；（3）100+1.6t；（4）��；（5）B．

點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)研究熱敏電阻的R-t特性，但實(shí)驗(yàn)的電學(xué)操作部分實(shí)際是電阻的測(cè)量，把傳統(tǒng)的測(cè)量電阻實(shí)驗(yàn)原理及方法，放到了研究熱敏電阻R-t特性的背景中，解答此題，關(guān)鍵還是對(duì)伏安法的熟練掌握．