Question

13．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？①電流表的分壓造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值大；②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．

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_散=k（t-t₀），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)恒流電源中，使流過(guò)它的電流恒為40mA，t₀=20℃，k=0.16W/℃．由理論曲線可知：
①該電阻的溫度大約穩(wěn)定在50℃；    
②此時(shí)電阻的發(fā)熱功率為4.8W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖甲所示實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路圖；滑動(dòng)變阻器采用分壓接法時(shí)，閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)調(diào)到分壓電路分壓應(yīng)為零處．根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象．
（2）分析實(shí)驗(yàn)電路，根據(jù)伏安法測(cè)電阻所造成的誤差分析誤差原因．
（3）作出P_散=k（t-t₀）的圖象，與熱敏電阻隨溫度變化的圖象的交點(diǎn)即為該電阻的穩(wěn)定溫度，帶入公式即可求得此時(shí)的發(fā)熱功率．

解答 解：（1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，如圖1所示．
因當(dāng)滑動(dòng)觸頭打到a端時(shí)待測(cè)電路電壓或電流為零，從而保護(hù)電流表．故答案為a．
（2）應(yīng)用描點(diǎn)法作圖，圖象如圖2所示．

由于實(shí)驗(yàn)采用的是電流表內(nèi)接法，所以電壓表讀數(shù)大于熱敏電阻兩端的電壓．所以在相同的溫度下，熱敏電阻的測(cè)量值總比理論值偏大．
（3）作出P_散=0.16（t-20）的圖象，如圖所示，與熱敏電阻隨溫度變化的圖象的交點(diǎn)即為該電阻的穩(wěn)定溫度，所以該電阻的溫度大約穩(wěn)定在50℃； 
此時(shí)電阻的發(fā)熱功率為P_散=0.16×（50-20）W=4.8W．
故答案為：（1）如圖所示；a；（2）如圖所示；①電流表的分壓造成電阻的測(cè)量值總比真實(shí)值大；②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；（3）①50；②4.8（4.5～5.1均可）．

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(wèn)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．