Question

13．熱敏電阻包括正溫度系數電阻器（PTC）和負溫度系數電阻器（NTC）．正溫度系數電阻器（PTC）在溫度升高時電阻值越大，負責溫度系數電阻器（NTC）在溫度升高時電阻值越小，熱敏電阻的這種特性，常常應用在控制電路中．某實驗小組選用下列器材探究通過熱敏電阻R_x（常溫下阻值約為10.0Ω）的電流隨其兩端電壓變化的特點．
A．電流表A（量程0.6A，內阻約0.3Ω）    
B．電壓表V（量程15.0V，內阻約10kΩ）
C．滑動變阻器R（最大阻值為10Ω）        
D．滑動變阻器R′（最大阻值為500Ω）
E．電源E（電動勢15V，內阻忽略）    
F．電鍵、導線若干
①實驗中改變滑動變阻器滑片的位置，使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大，請在所提供的器材中選擇必需的器材，應選擇的滑動變阻器C．（只需填寫器材前面的字母即可）
②請在所提供的器材中選擇必需的器材，在虛線框內畫出該小組設計的電路圖．

③該小組測出熱敏電阻R₁的U-I圖線如曲線I所示．請分析說明該熱敏電阻是PTC熱敏電阻（填PTC或NTC）．
④該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻R₂的U-I圖線如曲線II所示．然后又將熱敏電阻R₁、R₂分別與某電池組連成如圖所示電路．測得通過R₁和R₂的電流分別為0.30A和0.60A，則該電池組的電動勢為10.0V，內阻為6.67Ω．（結果均保留三位有效數字）

Answer 1

分析 ①為方便實驗操作，應選最大阻值較小的滑動變阻器．
②根據題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后作出實驗電路．
③根據圖象應用歐姆定律判斷元件阻值隨溫度變化的關系，然后確定元件類型．
④根據實驗數據，應用歐姆定律求出電源電動勢與內阻．

解答 解：（1）要使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大，則必須用分壓電路，故滑動變阻器應該選用阻值較小的C；
（2）由題意要求可知，實驗中采用滑動變阻器分壓接法；
由于$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$=$\frac{10×1{0}^{3}}{10}$=1000；
$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$=$\frac{10}{0.3}$=33；
故采用安培表外接電路；如圖所示；

③由圖象可知曲線I 表示的電阻隨著電壓的增大阻值增大，即隨著溫度的增大阻值增大，所以是正溫度系數電阻PTC；
④對于電阻R₁，I₁=0.3A，U₁=8V；
對于電阻R₂，I₂=0.6A，U₂=6V；
則根據歐姆定律：E=U₁+I₁r；
E=U₂+I₂r；
即E=8+0.3r；E=6+0.6r；
聯立解得：E=10.0V；r=6.67Ω
故答案為：①C； ②如圖所示；③PTC；（4）10.0，6.67．

點評 本題考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路、判斷電阻類型、求電源電動勢與內阻；確定滑動變阻器與電流表接法是正確設計實驗電路的關鍵；當實驗要求電壓從零調時，變阻器應采用分壓式接法，變阻器的阻值越小越方便調節(jié)；當待測電阻阻值遠小于電壓表內阻時電流表采用外接法．