Question

13．某物理興趣小組的同學想用如圖甲所示的電路探究一種熱敏電阻的溫度特性．
（1）請按電路原理圖將圖乙中所缺的導線補接完整．為了保證實驗的安全，滑動變阻器的滑動觸頭P在實驗開始前應置于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，調節(jié)R記下電壓表和電流表的示數，計算出該溫度下的電阻值，將它與此時的水溫一起記入表中．改變水的溫度，測量出不同溫度下的電阻值．該組同學的測量數據如表所示，請你在圖丙的坐標紙中畫出該熱敏電阻的R-t關系圖．對比實驗結果與理論曲線（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量值總比真實值大；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，t是電阻的溫度，t₀是周圍環(huán)境溫度．現(xiàn)將本實驗所用的熱敏電阻接到一個恒流電源中，使流過它的電流恒為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此時電阻的發(fā)熱功率為4.8W．

Answer 1

分析 （1）根據圖甲所示實驗電路圖連接實物電路圖；滑動變阻器采用分壓接法時，閉合開關前，滑片應調到分壓電路分壓應為零處．根據表中實驗數據，在坐標系中描出對應點，然后作出圖象．
（2）分析實驗電路，根據伏安法測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即為該電阻的穩(wěn)定溫度，帶入公式即可求得此時的發(fā)熱功率．

解答 解：（1）根據電路圖連接實物圖，如圖1所示．
因當滑動觸頭打到a端時待測電路電壓或電流為零，從而保護電流表．故答案為a．
（2）應用描點法作圖，圖象如圖2所示．

由于實驗采用的是電流表內接法，所以電壓表讀數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量值總比真實值大；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，相對誤差更大；（3）①50；②4.8（4.5～5.1均可）．

點評 本題為探究性實驗，要求能將所學知識熟練應用；本題中要特別注意第3小問中的作圖解決的辦法；由于導體電阻隨溫度的變化而變化，故不能直接應用歐姆定律，而是根據圖象進行分析．