Question

（1）熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件．現(xiàn)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(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)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(nèi)阻可忽略）、直流電流表（內(nèi)阻約1Ω）、直流電壓表（內(nèi)阻約5kΩ）、滑動變阻器（0～20Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干．

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

 

；
3）重復(fù)①，②測出不同溫度下的數(shù)據(jù)．
4）

 

．
（2）廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、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(nèi)電阻不可忽略；C為內(nèi)阻不計(jì)的靈敏電流表；R₀為保護(hù)電阻；R為熱敏電阻，其電阻值與溫度變化關(guān)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(guān)系為R=

 

；閉合電鍵S，當(dāng)R的溫度等于40℃時，電流表示數(shù)I₁=2.25mA，則當(dāng)電流表的示數(shù)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(shù)據(jù)，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(shí)驗(yàn)的原理，則根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理及實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)已有提示找出合理的實(shí)驗(yàn)步驟；
從圖線上取兩個點(diǎn)，運(yùn)用數(shù)學(xué)函數(shù)的知識得到電阻隨溫度變化的關(guān)系式即可；
（2）將溫度值代入第一問的函數(shù)表達(dá)式中，就得到相應(yīng)的電阻值；
（3）先根據(jù)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(shù)表達(dá)式得到對應(yīng)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(shù)據(jù)，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(jù)原理圖連接實(shí)物圖如下所示：

③由題意可知，本實(shí)驗(yàn)是研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，故應(yīng)測出溫度及電流電壓值；并多次實(shí)驗(yàn)；故實(shí)驗(yàn)的步驟應(yīng)為：
a、往保溫杯中加入一些熱手，待溫度穩(wěn)定時讀出溫度計(jì)的值；
b、調(diào)節(jié)滑動變阻器，快速讀出電流表和電壓表的值；
c、重復(fù)以上步驟，測出不同溫度下數(shù)據(jù)；
d、繪出不同溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線；
故答案為：調(diào)節(jié)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(shè)熱敏電阻的電阻值與溫度關(guān)系表達(dá)式為：R=kt+R₀
當(dāng)t=40°C時，R=3.5kΩ，有
3.5=40k+R₀          ①
當(dāng)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(shù)據(jù)，可知當(dāng)電流表的示數(shù)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(diǎn)評：（1）本實(shí)驗(yàn)雖然是課本中沒有的實(shí)驗(yàn)，但由于實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_、步驟提示較多，故分析好題意即可順利求解．
（2）本題關(guān)鍵先求解出熱敏電阻R隨攝氏溫度t變化的關(guān)系式，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律多次列式分析求解．