Question

（1）熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件．現用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整．已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4～5Ω．熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內有一定量的冷水，其它備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯（圖中未畫出）、電源（3V、內阻可忽略）、直流電流表（內阻約1Ω）、直流電壓表（內阻約5kΩ）、滑動變阻器（0～20Ω）、開關、導線若干．

①在圖（a）的方框中畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小．
②根據電路圖，在圖（b）的實物圖上連線．
③簡要寫出完成接線后的主要實驗步驟
1）往保溫杯中加入熱水，稍等讀出溫度值．
2）

 

；
3）重復①，②測出不同溫度下的數據．
4）

 

．
（2）廣泛應用于室內空調、電冰箱和微波爐等家用電器中的溫度傳感器，是利用熱敏電阻隨溫度變化而變化的特性工作的．在圖甲中，電源的電動勢E=9.0V，內電阻不可忽略；C為內阻不計的靈敏電流表；R₀為保護電阻；R為熱敏電阻，其電阻值與溫度變化關系如圖乙的R-t圖象所示．則熱敏電阻R與攝氏溫度t的關系為R=

 

；閉合電鍵S，當R的溫度等于40℃時，電流表示數I₁=2.25mA，則當電流表的示數I₂=3.6mA時，熱敏電阻R的溫度是

 

攝氏度．

Answer 1

分析：（1）在研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線時，需要多測量數據，因此滑動變阻器采用分壓接法，由于待測電阻的阻值較小，因此安培表需要外接．
（2）由題意可知實驗的原理，則根據實驗的原理及實驗目的根據已有提示找出合理的實驗步驟；
從圖線上取兩個點，運用數學函數的知識得到電阻隨溫度變化的關系式即可；
（2）將溫度值代入第一問的函數表達式中，就得到相應的電阻值；
（3）先根據閉合電路歐姆定律得到熱敏電阻的電阻值，然后代入電阻值與溫度的函數表達式得到對應的溫度即可．

解答：解：（1）①在研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線時，需要多測量數據，因此滑動變阻器采用分壓接法，由于待測電阻的阻值較小，因此安培表需要外接，故原理圖如下：

②根據原理圖連接實物圖如下所示：

③由題意可知，本實驗是研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，故應測出溫度及電流電壓值；并多次實驗；故實驗的步驟應為：
a、往保溫杯中加入一些熱手，待溫度穩定時讀出溫度計的值；
b、調節滑動變阻器，快速讀出電流表和電壓表的值；
c、重復以上步驟，測出不同溫度下數據；
d、繪出不同溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線；
故答案為：調節R，快速測出多組I，U值；繪出各溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線．
（2）設熱敏電阻的電阻值與溫度關系表達式為：R=kt+R₀
當t=40°C時，R=3.5kΩ，有
3.5=40k+R₀          ①
當t=120°C時，R=2kΩ，有
2=120k+R₀           ②
由①②解得
R=-1.875×10^-2 t+4.25，
代入數據，可知當電流表的示數I₂=3.6mA時，熱敏電阻R的溫度是120度．
故答案為：-1.875×10^-2t+4.25，120．

點評：（1）本實驗雖然是課本中沒有的實驗，但由于實驗目的明確、步驟提示較多，故分析好題意即可順利求解．
（2）本題關鍵先求解出熱敏電阻R隨攝氏溫度t變化的關系式，然后根據閉合電路歐姆定律多次列式分析求解．