Question

某实验小组探究一种热敏元件的电阻随温度变化的特性．现有器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定并且可读出其大小）、电压表、特测元件、保温容器、温度计、开关和导线等．
（1）若用上述器材测量该元件的阻值随温度变化的特性，请你在答题纸对应图中用笔连线画出实物连接图．
（2）实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，记录

电压表示数

和

温度计示数

，断开开关；
③重复第②步操作若干次，测得多组数据．
（3）实验小组测得该元件在不同温度下的阻值．并据此绘得上图的R-t关系图线，请根据图线写出该元件的R-t关系式：R=

100+1.6t

．
（4）由以上方法测得的电阻值比它的真实值偏

小

．
（5）如果实验室提供的恒定电流源的输出电流为65mA，但没有合适的电压表，应选用如下哪组器材测量热敏元件上的电压？

B

．
A．电压表V₁：量程3V、内阻3kΩ，定值电阻R₁=6kΩ
B．电压表V₂：量程5V、内阻5kΩ，定值电阻R₂=10kΩ
C．电压表V₃：量程10V、内阻10kΩ，定值电阻R₃=1kΩ

Answer 1

分析：（1）连接实物图，要注意电流从电压表的正接线柱流入，从负接线柱流出，电压表与热敏电阻并联；
（2）实验要测量电阻值和温度值，电阻要用欧姆定律计算，由于电流恒定且已知，故需测量电压和温度；
（3）从图中取相距较远的两个特殊点，代入R=R₀+kt计算即可．
（4）考虑到电压表的内阻，实际测量的是电压表内阻和热敏元件的并联电阻，据此分析测量值与真实值间的关系．
（5）根据恒定电流源的输出电流得出热敏元件在温度较高时两端的电压，以及从减小误差的角度分析，确定合适的器材．

解答：解：（1）直流恒流电源在正常工作状态下输出的电流恒定并且可读出其大小，电压表并联在热敏元件两侧，实物图连接如下图．
（2）该实验需测出不同温度下热敏元件的电阻，所以需记录电压表的示数和温度计的示数．
（3）根据R-t关系图线，知R与t成线性关系，为R=100+1.6t．
（4）测量时认为电压表的示数与输出电流的比值等于电阻的测量值，该值等于电压表与热敏元件的并联电阻，小于真实值．
（5）根据欧姆定律，热敏元件在温度较高时两端电压大约为15V，三个电压表量程都不够，从电表改装考虑，电压表V₂和定值电阻R₂共同分担的电压可达到15V左右．故B正确．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）电压表示数；温度计示数；（3）100+1.6t；（4）小；（5）B．

点评：本实验研究热敏电阻的R-t特性，但实验的电学操作部分实际是电阻的测量，把传统的测量电阻实验原理及方法，放到了研究热敏电阻R-t特性的背景中，解答此题，关键还是对伏安法的熟练掌握．