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．為了保證實驗的安全，滑動變阻器的滑動觸頭P在實驗開始前應(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)，計算出該溫度下的電阻值，將它與此時的水溫一起記入表中．改變水的溫度，測量出不同溫度下的電阻值．該組同學(xué)的測量數(shù)據(jù)如下表所示，請你在圖丙的坐標(biāo)紙中畫出該熱敏電阻的R-t關(guān)系圖．對比實驗結(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量值總比真實值大．

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)將本實驗所用的熱敏電阻接到一個恒流源中，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支路，再并聯(lián)另一支路，注意連線的要求；根據(jù)滑動變阻器的作用及實驗開始時的要求可以確定滑片開始時的位置；
（2）由表格中數(shù)據(jù)利用描點法可得出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，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；開始時滑動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)利用描點法得出實際圖象如圖所示；
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量值總是要大于真實值；故可能是電流表的分壓造成電阻的測量值總比真實值大．
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，相對誤差更大．故答案為電流表的分壓造成電阻的測量值總比真實值大．
（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即為穩(wěn)定狀態(tài)；由圖可知，穩(wěn)定溫度為48Ω，此時電阻為：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量值總比真實值大； （3）48  ②4.5

點評 本題為探究性實驗，要求能將所學(xué)知識熟練應(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．