Question

2．熱敏電阻包括正溫度系數電阻器（PTC）和負溫度系數電阻器（NTC），正溫度系數電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越小，熱敏電阻的這種特性，常常應用在控制電路中．某實驗小組欲探究熱敏電阻R₁（常溫下阻值約為10.0Ω）的電流隨其兩端電壓變化的特點，現提供下列器材：
A．電流表A₁（量程100mA，內阻約1Ω）  B．電流表A₂（量程0.6A，內阻約0.3Ω）
C．電壓表V₁（量程3.0V，內阻約3kΩ）   D．電壓表V₂（量程15.0V，內阻約10kΩ）
E．滑動變阻器R（最大阻值為10Ω）      F．電源E（電動勢15V，內阻忽略）
G．電鍵、導線若干

（1）請在所提供的器材中選擇必需的器材，電流表應選B，電壓表應選D（只需填寫器材前面的字母即可）；并在圖甲虛線框中畫出實驗電路圖（熱敏電阻的符號為）．
（2）該小組測出熱敏電阻R₁的U-I圖象如圖乙曲線I所示，該熱敏電阻是PTC（填PTC或NTC）熱敏電阻．
（3）該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻R₂的U-I圖線如圖乙曲線II所示．然后又將熱敏電阻R₁、R₂分別與某電池組連成如圖丙所示電路．測得R₁和R₂分別接入電路時通過的電流為0.30A和0.60A，則該電池組的電動勢為10.0V，內阻為6.67Ω．（結果均保留三位有效數字）

Answer 1

分析 （1）根據圖1可明確對應的電流和電壓的范圍，從而明確對應的電表量程；根據題意確定滑動變阻器與電流表的接法，然后作出實驗電路．
（2）根據圖象應用歐姆定律判斷元件阻值隨溫度變化的關系，然后確定元件類型．
（3）根據實驗數據，應用歐姆定律求出電源電動勢與內阻．

解答 解：（1）由表中I圖線可知，電壓最大值約為12V，故電壓表應選擇D； 電流最大值約為0.4V，故電流表應選擇B；加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大，滑動變阻器應采用分壓接法，由于熱敏電阻的阻值遠小于電壓表內阻，所以電流表應用外接法，電路圖如圖所示：

（2）由圖2曲線I所示圖線可知，隨電壓增大，電流增大，電阻實際功率增大，溫度升高，電壓與電流比值增大，電阻阻值增大，即隨溫度升高，電阻阻值增大，該電阻是正溫度系數（PTC）熱敏電阻．
（3）在閉合電路中，電源電動勢：E=U+Ir，由圖2曲線II所示可知，電流為0.3A時，電阻R₁兩端電壓為8V，電流為0.60A時，電阻R₂兩端電壓為6.0V，
則：E=8+0.3r，E=6+0.6r，解得：E=10.0V，r=6.67Ω；
故答案為：（1）B、D，如圖；（2）PTC；（3）10.0，6.67．

點評 本題考查了實驗器材的選擇、設計實驗電路、判斷電阻類型、求電源電動勢與內阻；確定滑動變阻器與電流表接法是正確設計實驗電路的關鍵；當實驗要求電壓從零調時，變阻器應采用分壓式接法，變阻器的阻值越小越方便調節；當待測電阻阻值遠小于電壓表內阻時電流表采用外接法．