Question

6．熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器（PTC）和負溫度系數(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，負責溫度系數(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，如圖所示．
A．電流表A₁（量程100mA，內(nèi)阻約1Ω）　　B．電流表A₂（量程0.6A，內(nèi)阻約0.3Ω）
C．電壓表V₁（量程3.0V，內(nèi)阻約3kΩ）  　  D．電壓表V₂（量程15.0V，內(nèi)阻約10kΩ）
E．滑動變阻器R（最大阻值為10Ω）    　     F．滑動變阻器R′（最大阻值為500Ω）
G．電源E（電動勢15V，內(nèi)阻忽略）          　 H．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，應選擇的器材為電流表B；電壓表D；滑動變阻器E．（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，在圖1虛線框內(nèi)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圖線如圖2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圖線如圖2曲線II所示．然后又將熱敏電阻R₁、R₂分別與某電池組連成電路如圖3所示．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）明確實驗要求電壓從零調(diào)時，變阻器應采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；應根據(jù)電源電動勢的大小來選擇電壓表的量程；通過求出通過待測電阻的最小電流來選擇電流表的量程．
（2）根據(jù)待測電阻遠小于電壓表內(nèi)阻可知電流表應用外接法．
（3）關鍵是明確U-I圖象中圖線的點與原點連線的斜率等于待測電阻的阻值，通過比較斜率大小即可求解．
（4）根據(jù)U-I讀出R₁和R₂兩端的電壓，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解即可．

解答 解：①由于實驗要求電壓從零調(diào)，所以變阻器應采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器E以方便調(diào)節(jié)；
根據(jù)電源電動勢為15V可知電壓表應選D；
電壓表的最小電壓應為量程的$\frac{1}{3}$即5V，常溫下熱敏電阻的電阻為10Ω，所以通過熱敏電阻的最小電流應為I_m=$\frac{5}{10}$ A=0.5A，所以電流表應選B；
②由于熱敏電阻的阻值遠小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表應用外接法，又變阻器采用分壓式接法，電路圖如圖所示：

③根據(jù)U=RI可知，圖象上的點與原點連線的斜率等于待測電阻的阻值大小，從圖線Ⅰ可知電阻各點與原點連線的斜率逐漸增大，所以電阻隨電壓（溫度）的增大而增大，即電阻是正溫度系數(shù)，所以該熱敏電阻是PTC；
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；
聯(lián)立以上兩式解得：E=10.0V，r=6.07Ω
故答案為：①B，D，E；
②如圖
③PTC
④10.0，6.07

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(nèi)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(diào)時，變阻器應采用分壓式接法，變阻器的阻值越小越方便調(diào)節(jié)；當待測電阻阻值遠小于電壓表內(nèi)阻時電流表采用外接法．