Question

【題目】某實驗小組進行“探究熱敏電阻的溫度特性”實驗，實驗室提供如下器材：

熱敏電阻Rt （常溫下約8 kΩ）、溫度計、電流表A（量程1 mA，內阻約200 Ω）、電壓表V（量程3 V，內阻約10 kΩ）、電池組E（電動勢為4．5 V，內阻約1 Ω）、滑動變阻器R（最大阻值為20 Ω）、開關S、導線若干、燒杯和水。

（1）根據實驗所提供的器材，設計實驗電路，畫在圖1所示的方框中。

（2）圖2是實驗器材的實物圖，圖中已連接了部分導線，請根據你所設計的實驗電路，補充完成實物間的連線。

（3）閉合開關前，滑動變阻器的滑動觸頭P應置于 端（填“a”或“b”）。

（4）利用補接完整的實驗裝置測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中的實測曲線，與圖中理論曲線相比二者有一定的差異。除了偶然誤差外，關于產生系統誤差的原因或減小系統誤差的方法，下列敘述正確的是 。

A．電流表的分壓造成電阻的測量值總比真實值大

B．電壓表的分流造成電阻的測量值總比真實值小

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，電流表宜采用內接法

（5）將本實驗所用的熱敏電阻接到一個電流較大的恒流電源中使用，當電流通過電阻產生的熱量與電阻向周圍環境散熱達到平衡時，滿足關系式I2R＝k（t－t0）（其中k是散熱系數，t是電阻的溫度，t0是周圍環境溫度，I為電流強度），電阻的溫度穩定在某一值。若通過它的電流恒為50 mA，t0＝20°C，k＝0．25 W/°C，由實測曲線可知該電阻的溫度穩定在 °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）實驗器材中的滑動變阻器R（最大阻值為20 Ω）、熱敏電阻Rt （常溫下約8 kΩ），滑動變阻器電阻遠小于待測電阻。如果采用限流電路，調節滑動變阻器對電路中的電流、電壓影響很小，不符合實驗要求。所以采用分壓接法。電流表A（內阻約200 Ω）、電壓表V（內阻約10 kΩ），根據R/RA> RV/R，可見電流表對測量電阻的影響較小，所以采用內接法。實驗電路圖如圖所示。

（2）補充完成實物間的連線，如圖所示

（3）閉合開關前，滑動變阻器的滑動觸頭P應置于a端，使待測電阻兩端的電壓為零，起到保護電路的作用。

（4）電流表內接法會產生實驗誤差，由于電流表的分壓，測量得到的R1兩端電壓比實際電壓偏大，所以計算得到的電阻R1偏大。另外，熱敏電阻隨著溫度的升高，電阻值逐漸減小。當R1較小時，R/RA< RV/R，這時采用外接法電路測量得到的R1的誤差較小。所以AC選項正確。

（5）當電流通過電阻產生的熱量與電阻向周圍環境散熱達到平衡時，滿足關系式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的函數直線。直線與曲線的交點即是所求的溫度，該電阻的溫度穩定在46 ~49°C。