Question

某實驗小組選用下列器材探究通過熱敏電阻R_x（標(biāo)稱阻值為180Ω）的電流隨其兩端電壓變化的特點．
實驗器材：多用電表，電流表A（0-50mA，內(nèi)阻約15Ω），電壓表V（5V，內(nèi)阻約20kΩ），電源E（6V直流電源，內(nèi)阻可忽略不計），滑動變阻器R（最大阻值為20Ω），定值電阻R₀（100Ω），電阻箱（99.9Ω）、開關(guān)K和導(dǎo)線若干．

①該小組用多用表的“×1”倍率的擋位測熱敏電阻在室溫下的阻值如圖1所示，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)的角度很小；為了準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，應(yīng)換到

 

倍率的擋位；如果換檔后就用表筆連接熱敏電阻進(jìn)行讀數(shù)，那么欠缺的實驗步驟是：

 

，補上該步驟后，表盤的示數(shù)如圖所示，則它的電阻是

 

Ω．
②該小組按照自己設(shè)計的電路進(jìn)行實驗．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0開始逐漸增大到5V，作出熱敏電阻的I-U圖線，如圖3所示．
請在所提供的器材中選擇必需的器材，在圖2方框內(nèi)畫出該小組設(shè)計的電路圖（注意標(biāo)明所選器材的符號）．
③分析該小組所畫出的I-U圖線，說明在電流比較大的情況下熱敏電阻的阻值隨電流的增大而

 

；分析其變化的原因可能是

 

．
④該熱敏電阻消耗的電功率隨所加電壓變化規(guī)律可能正確的是下面四幅圖象中的

 

．

⑤如果將這個熱敏電阻跟一個100Ω的定值電阻串聯(lián)后接在內(nèi)阻不計、電動勢為5V的電源兩端，該熱敏電阻消耗的電功率為

 

W．

Answer 1

分析：使用歐姆表測電阻時注意每換一次檔都需要重新調(diào)零；探究熱敏電阻的伏安特性曲線要求電流從零調(diào)，故滑動變阻器必須用分壓式接法；本題的難點是求熱敏電阻的實際功率，方法是在電阻的I-U圖象中作出表示電源的I-U圖象，通過兩圖線的交點讀出電流和電壓的值，再根據(jù)P=UI來求功率．

解答：解：①用多用表的“×1”倍率的擋位測電阻時發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)的角度很小，說明待測電阻阻值較大，為了準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，應(yīng)換到×10倍率的擋位，每次換擋后應(yīng)重新調(diào)零，故如果換檔后就用表筆連接熱敏電阻進(jìn)行讀數(shù)，那么欠缺的實驗步驟是重新進(jìn)行歐姆檔的調(diào)零，補上該步驟后，表盤的示數(shù)是R=20×10Ω=200Ω．
②因待測電阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，電流表應(yīng)選外接法，又要求電流從零調(diào)，滑動變阻器應(yīng)用分壓式接法，測量電路如下圖所示，

③從I-U圖象可以看出，電流增大，

I

U

增大，即

1

U I

=

1

R

增大，故R減小，分析其變化的原因可能是電流較大時，熱敏電阻的溫度升高，阻值變小．
④根據(jù)P=

U 2

R

得P=

1

R

．U

2

，可見圖象上的點與原點連線的斜率

1

R

應(yīng)逐漸增大，故該熱敏電阻消耗的電功率隨所加電壓變化規(guī)律可能正確的是圖B．
⑤如果將這個熱敏電阻跟一個100Ω的定值電阻串聯(lián)后接在內(nèi)阻不計、電動勢為5V的電源兩端，則可以把定值電阻當(dāng)做電源的內(nèi)阻，在熱敏電阻的I-U圖象中作出表示電源的I-U圖象，如圖所示，讀出兩圖線的交點坐標(biāo)分別為I=17mA，U=3.2V，所以該熱敏電阻消耗的電功率為P=UI=3.2×17×

10

-3

W=0.054W．（0.054～0.058均可）

故答案為①×10，重新進(jìn)行歐姆檔的調(diào)零，200
        ②如圖
        ③減小，電流較大時，熱敏電阻的溫度升高，阻值變小
        ④B
        ⑤0.054（0.054～0.058均可）

點評：在用圖象討論問題時，應(yīng)先寫出關(guān)于縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)量的函數(shù)方程，再結(jié)合數(shù)學(xué)上斜率和截距的概念討論即可．