Question

20．某物理興趣小組的同學(xué)想用如圖甲所示的電路探究一種熱敏電阻的溫度特性．
（1）請(qǐng)按電路原理圖將圖乙中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整．為了保證實(shí)驗(yàn)的安全，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P在實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)置于a端．（選填“a”或“b”）
（2）正確連接電路后，在保溫容器中注入適量冷水．接通電源，調(diào)節(jié)R記下電壓表和電流表的示數(shù)，計(jì)算出該溫度下的電阻值，將它與此時(shí)的水溫一起記入表中．改變水的溫度，測(cè)量出不同溫度下的電阻值．該組同學(xué)的測(cè)量數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)你在圖丙的坐標(biāo)紙中畫出該熱敏電阻的R-t關(guān)系圖．對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論曲線（圖中已畫出）可以看出二者有一定的差異．除了讀數(shù)等偶然誤差外，還可能是什么原因造成的電流表的分壓造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值大．

溫度/℃	30	40	50	60	70	80	90	100
阻值/kΩ	7.8	5.3	3.4	2.2	1.5	1.1	0.9	0.7

（3）已知電阻的散熱功率可表示為P_值=k（t-t₁），其中k是比例系數(shù)，t是電阻的溫度，t₀是周圍環(huán)境溫度．現(xiàn)將本實(shí)驗(yàn)所用的熱敏電阻接到一個(gè)恒流源中，使流過它的電流恒為40mA，t₁=20℃，k=0.16W/℃．由理論曲線可知：
①該電阻的溫度大約穩(wěn)定在48℃；
②此時(shí)電阻的發(fā)熱功率約為4.5W（保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）按照原理圖先連接其中一個(gè)支路，再并聯(lián)另一支路，注意連線的要求；根據(jù)滑動(dòng)變阻器的作用及實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的要求可以確定滑片開始時(shí)的位置；
（2）由表格中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法可得出R-t圖象，分析電路可以得出誤差產(chǎn)生的原因；
（3）當(dāng)發(fā)熱與散熱相等時(shí)，電阻溫度將恒定；由散熱功率可得出電阻散熱的圖象，兩圖的交點(diǎn)即為穩(wěn)定狀態(tài)，則可知電阻，從而可求得功率．

解答 解：（1）由原理圖可連接如圖所示實(shí)物圖；注意導(dǎo)線接在接線柱上，并且導(dǎo)線不能交叉；開始時(shí)滑動(dòng)變阻器與熱敏電阻并聯(lián)部分的應(yīng)接入電阻為零，故滑片應(yīng)滑到a端；  

（2）由表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法得出實(shí)際圖象如圖所示；
由電路圖可知，電流表示數(shù)是準(zhǔn)確的，但由于電流表的分壓使電壓表測(cè)量值總是要大于真實(shí)值；故可能是電流表的分壓造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值大．
隨著溫度的升高，熱敏電阻的阻值變小，電流表的分壓作用更明顯，相對(duì)誤差更大．故答案為電流表的分壓造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值大．
（3）因電流恒定，故功率P=I²R=k（t-t₀），故R=$\frac{k}{{I}^{2}}$（t-t₀），在圖中作出R與t的關(guān)系曲線，根據(jù)其與理論圖線的交點(diǎn)即為穩(wěn)定狀態(tài)；由圖可知，穩(wěn)定溫度為48Ω，此時(shí)電阻為：3Ω
發(fā)熱功率P=k（48-20）=4.5W；
故答案為：（1）a；（2）電流表的分壓造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值大； （3）48  ②4.5

點(diǎn)評(píng) 本題為探究性實(shí)驗(yàn)，要求能將所學(xué)知識(shí)熟練應(yīng)用；本題中要特別注意第3小問中的作圖解決的辦法；由于導(dǎo)體電阻隨溫度的變化而變化，故不能直接應(yīng)用歐姆定律，而是根據(jù)圖象進(jìn)行分析．