Question

3．熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)電阻器（NTC）．正溫度系數(shù)電阻器（PTC）在溫度升高時電阻值越大，負(fù)責(zé)溫度系數(shù)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(yīng)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(nèi)阻約0.3Ω）
B．電壓表V（量程15.0V，內(nèi)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(nèi)阻忽略）
F．電鍵、導(dǎo)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(yīng)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(nèi)畫出該小組設(shè)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(nèi)阻為6.67Ω．（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 ①為方便實驗操作，應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器．
②根據(jù)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(jù)圖象應(yīng)用歐姆定律判斷元件阻值隨溫度變化的關(guān)系，然后確定元件類型．
④根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用歐姆定律求出電源電動勢與內(nèi)阻．

解答 解：①為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選C；
②加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，由于熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應(yīng)用外接法，電路圖如圖所示：

③由圖2曲線I所示圖線可知，隨電壓增大，電流增大，電阻實際功率增大，溫度升高，電壓與電流比值增大，電阻阻值增大，即隨溫度升高，電阻阻值增大，該電阻是正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻．
④在閉合電路中，電源電動勢：E=U+Ir，由圖2曲線II所示可知，電流為0.3A時，電阻R₁兩端電壓為8V，電流為0.60A時，電阻R₂兩端電壓為6.0V，
則：E=8+0.3r，E=6+0.6r，解得：E=10.0V，r=6.67Ω；
故答案為：①C；②電路圖如圖所示；③PTC；④10.0；6.67．

點評 本題考查了實驗器材的選擇、設(shè)計實驗電路、判斷電阻類型、求電源電動勢與內(nèi)阻；確定滑動變阻器與電流表接法是正確設(shè)計實驗電路的關(guān)鍵；當(dāng)實驗要求電壓從零調(diào)時，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，變阻器的阻值越小越方便調(diào)節(jié)；當(dāng)待測電阻阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時電流表采用外接法．