Question

13．热敏电阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC）．正温度系数电阻器（PTC）在温度升高时电阻值越大，负责温度系数电阻器（NTC）在温度升高时电阻值越小，热敏电阻的这种特性，常常应用在控制电路中．某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻R_x（常温下阻值约为10.0Ω）的电流随其两端电压变化的特点．
A．电流表A（量程0.6A，内阻约0.3Ω）    
B．电压表V（量程15.0V，内阻约10kΩ）
C．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）        
D．滑动变阻器R′（最大阻值为500Ω）
E．电源E（电动势15V，内阻忽略）    
F．电键、导线若干
①实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，请在所提供的器材中选择必需的器材，应选择的滑动变阻器C．（只需填写器材前面的字母即可）
②请在所提供的器材中选择必需的器材，在虚线框内画出该小组设计的电路图．

③该小组测出热敏电阻R₁的U-I图线如曲线I所示．请分析说明该热敏电阻是PTC热敏电阻（填PTC或NTC）．
④该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R₂的U-I图线如曲线II所示．然后又将热敏电阻R₁、R₂分别与某电池组连成如图所示电路．测得通过R₁和R₂的电流分别为0.30A和0.60A，则该电池组的电动势为10.0V，内阻为6.67Ω．（结果均保留三位有效数字）

Answer 1

分析 ①为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器．
②根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后作出实验电路．
③根据图象应用欧姆定律判断元件阻值随温度变化的关系，然后确定元件类型．
④根据实验数据，应用欧姆定律求出电源电动势与内阻．

解答 解：（1）要使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，则必须用分压电路，故滑动变阻器应该选用阻值较小的C；
（2）由题意要求可知，实验中采用滑动变阻器分压接法；
由于$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$=$\frac{10×1{0}^{3}}{10}$=1000；
$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$=$\frac{10}{0.3}$=33；
故采用安培表外接电路；如图所示；

③由图象可知曲线I 表示的电阻随着电压的增大阻值增大，即随着温度的增大阻值增大，所以是正温度系数电阻PTC；
④对于电阻R₁，I₁=0.3A，U₁=8V；
对于电阻R₂，I₂=0.6A，U₂=6V；
则根据欧姆定律：E=U₁+I₁r；
E=U₂+I₂r；
即E=8+0.3r；E=6+0.6r；
联立解得：E=10.0V；r=6.67Ω
故答案为：①C； ②如图所示；③PTC；（4）10.0，6.67．

点评 本题考查了实验器材的选择、设计实验电路、判断电阻类型、求电源电动势与内阻；确定滑动变阻器与电流表接法是正确设计实验电路的关键；当实验要求电压从零调时，变阻器应采用分压式接法，变阻器的阻值越小越方便调节；当待测电阻阻值远小于电压表内阻时电流表采用外接法．