Question

2．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）在温度越高时电阻值越大，负温度系数电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越小，热敏电阻的这种特性，常常应用在控制电路中．某实验小组欲探究热敏电阻R₁（常温下阻值约为10.0Ω）的电流随其两端电压变化的特点，现提供下列器材：
A．电流表A₁（量程100mA，内阻约1Ω）  B．电流表A₂（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
C．电压表V₁（量程3.0V，内阻约3kΩ）   D．电压表V₂（量程15.0V，内阻约10kΩ）
E．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）      F．电源E（电动势15V，内阻忽略）
G．电键、导线若干

（1）请在所提供的器材中选择必需的器材，电流表应选B，电压表应选D（只需填写器材前面的字母即可）；并在图甲虚线框中画出实验电路图（热敏电阻的符号为）．
（2）该小组测出热敏电阻R₁的U-I图象如图乙曲线I所示，该热敏电阻是PTC（填PTC或NTC）热敏电阻．
（3）该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R₂的U-I图线如图乙曲线II所示．然后又将热敏电阻R₁、R₂分别与某电池组连成如图丙所示电路．测得R₁和R₂分别接入电路时通过的电流为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）根据图1可明确对应的电流和电压的范围，从而明确对应的电表量程；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．
（2）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．
（3）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）由表中I图线可知，电压最大值约为12V，故电压表应选择D； 电流最大值约为0.4V，故电流表应选择B；加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，滑动变阻器应采用分压接法，由于热敏电阻的阻值远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，电路图如图所示：

（2）由图2曲线I所示图线可知，随电压增大，电流增大，电阻实际功率增大，温度升高，电压与电流比值增大，电阻阻值增大，即随温度升高，电阻阻值增大，该电阻是正温度系数（PTC）热敏电阻．
（3）在闭合电路中，电源电动势：E=U+Ir，由图2曲线II所示可知，电流为0.3A时，电阻R₁两端电压为8V，电流为0.60A时，电阻R₂两端电压为6.0V，
则：E=8+0.3r，E=6+0.6r，解得：E=10.0V，r=6.67Ω；
故答案为：（1）B、D，如图；（2）PTC；（3）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．