题目内容

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
电压表示数
温度计示数
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
100+1.6t

(4)由以上方法测得的电阻值比它的真实值偏

(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
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
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.
练习册系列答案
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I.某实验小组利用如图1所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,用游标卡尺测得遮光条的宽度为d,实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t.
(1)在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、
 
 
(用文字说明并用相应的字母表示).
(2)本实验通过比较
 
 
在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示),从而验证了系统的机械能守恒.
II.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2中用笔连线画出实物连接图.
(2)实验的主要步骤:
a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;
b在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,记录
 
 
,断开开关;
c重复第b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3的R-t关系图线,请根据图线写出该元件的R-t关系式:R=
 

(4)由以上方法测得的电阻值比它的真实值偏
 

(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?
 
.(填序号)
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精英家教网

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