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热敏电阻
热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度特性不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。PTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越大,NTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越低。
目前普遍使用的热敏电阻器中有陶瓷热敏电阻器和有机材料热敏电阻器。图27甲、乙分别为这两种热敏电阻的阻温曲线图。
热敏电阻常用在过流保护上。室温下电阻较小,而当电路因短路或过载故障而出现过大电流时,热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升,当温度超过一定值(转变点)时,电阻瞬间剧增,回路中的电流迅速减小到安全值而起保护作用。当故障排除后,热敏电阻还可正常使用,所以其又经常被人们称为自恢复保险丝。当温度超过转变点温度时,电阻随温度变化更大的更适宜制作自恢复保险丝。
热敏电阻还可用在温度控制及温度补偿上。生活中的电蚊香加热器(如图丙)就是采用图甲所示的陶瓷热敏电阻代替电热丝作为恒温加热器的。它的工作原理如图丁,当把电蚊香片放入后,接上电源即可对其加热驱蚊、灭蚊。航天器在太空工作,当进入地球阴影时温度会急剧降低,航天器上的一些金属电阻元件的阻值会减小,而当太阳直射时温度又会升得很高,它们的阻值会增大。这一问题对于需要精确工作的航天器而言,常常是致命的伤害。为了防止这一现象的发生,可以串联一个热敏电阻对其进行补偿。
(1)图甲中的陶瓷热敏电阻在温度低于170℃时具有_________(选填“PTC”、“NTC”)效应。
图乙中的有机材料热敏电阻属于____________(选填“PTC”、“NTC”)热敏电阻。
(2)航天器在太空工作,需给金属电阻元件串联一个_________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻对其进行补偿。
(3)在电路正常时,自恢复保险丝消耗的电功率很________。
(4)制作自恢复保险丝适宜选择____________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻。
(5)当将图丙所示的电蚊香加热器接入电路后,其功率随时间变化的图象最可能的是 。
在用电压表、电流表测小灯泡电阻的实验中:
(1)小华刚将实验器材连成图示情况,同组的小明就发现了出了错,这个错误是:
_________________________。
(2)纠正错误后,小华继续实验,请你用笔画线代替导线画出小华继续连接的正确接线。
(3)小华按步骤正确操作后闭合开关,发现小灯泡没有发光,此时她应该______。
A.立即更换灯泡 | B.立即检查线路 |
C.先观察两电表示数情况再决定 | D.立即移动滑动变阻器滑片 |
(4)实验进行时,邻组小强挂在裤后的一大串钥匙一不小心碰碎了正在发光的小灯泡的玻璃,这时小华惊奇地发现两电表仍有示数,但电流表示数__________,电压表示数_________。(选填“变大”“变小”或“不变”)
(8分)小楠同学想测量一个定值电阻的阻值。
(1)如图甲是小楠设计的实验电路,请你依图甲用笔画线代替导线在图乙中将没有连接完的实物电路补充完整,并要求滑动变阻器向左移动时电流表示数变大。
(2)连好电路后,闭合开关S,小楠发现电流表的示数不为零,电压表的示数为零,产生故障的原因可能是下列的哪种情况 。
A.定值电阻短路 | B.电源电压太小 |
C.定值电阻处接触不良 | D.电压表的正、负接线柱接反 |
(3)排除故障后,小楠进行了实验,但是由于小楠同学的疏忽,做完实验后才发现,把测量的电流值都写在草稿纸上而忘了填入记录表格中。请你帮助小楠同学根据草稿纸纸中数据,算得电阻的阻值为 Ω
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
电压U/V |
1.0 |
2.0 |
2.5 |
电流I/A |
|
|
|
(4)另一组同学在实验中,不小心将滑动变阻器损坏(不能使用了),一时又找不到其他变阻器。此时该同学将滑动变阻器从电路中撤下后,假如还能测出R的阻值,那么,滑动变阻器损坏后,可能对实验结果的影响是 。
为了克服上述缺点,除了换用新的滑动变阻器外,还可以采用的办法是: 。
(写出一个即可)
(5)完成上述实验后,小楠同学想用原电路测量一个额定电压为2.5V的小灯泡的电阻。他用灯泡替换了电阻R,闭合开关后,调节滑动变阻器,测得五组实验数据如下表所示:
实验 次数 |
电压表读数/V |
电流表读数/A |
灯泡电阻/Ω |
1 |
0.5 |
0.16 |
3.13 |
2 |
1.0 |
0.20 |
5.00 |
3 |
1.5 |
0.27 |
5.56 |
4 |
2.0 |
0.32 |
6.25 |
5 |
2.5 |
0.35 |
7.35 |
根据上述实验数据,小楠画出小灯泡的电流随其两端电压变化的关系曲线,如图,由图可知灯泡电阻是变化的,你认为出现这种现象的原因是
b. 根据上述表格我们还可以计算出这个小灯泡的额定功率是 W。
某实验小组做“伏安法测量电阻”的实验,所用的器材有:电压为3V的电源,待测电阻Rx ,以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表、导线和开关。图(甲)是没有连接完整的实物电路。
(1)请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整。
(2)连接电路时,开关必须是____,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P置于_________端(选填“最左”或“最右”)。滑动变阻器在本实验中的作用是 。
(3)实验中,闭合开关,移动滑片.电流表、电压表均无示数。为了检查电路故障,他们借助一根检测导线进行检测,当该导线两端分别接不同点时.对应的现象如下表所示。由此可以判断电路发生的故障是________________________。
(4)排除故障后进行实验,当电压表示数为2.4V时电流表的示数如图(乙)所示,这时电流为_____A,他们利用此组数据即得出该待测电阻Rx的阻值,结束了实验。你认为他们这种做法有何不妥?答 。
(5)第1小组测量的是小灯泡的电阻,第2小组测量的是定值电阻的电阻,两个小组都作出了I-U图像。你认为在图10中,属于第1小组的图像是 图,理由是 ;属于第2小组的图像的是____图,理由是 。
小芳同学在探究“决定导体电阻大小的因素”时,做出了如下猜想:
猜想①:在温度不变时,导体的电阻与导体的材料有关;
猜想②:在温度不变时,导体的电阻与导体的长度有关;
猜想③:在温度不变时,导体的电阻与导体的横被面积有关.
供她选择的导体如下表所示:
序号 |
材料 |
长度(m) |
横截面积(mm2) |
A |
镍铬合金 |
0.8 |
0.5 |
B |
锰铜 |
0.8 |
1 |
C |
锰铜 |
0.8 |
0.5 |
D |
锰铜 |
1.2 |
0.5 |
她画出了实验电路图,并按要求正确地连接了电路.请完成下列填空(只填序号):
(1)要验证猜想①,小芳同学应选择的两段导体是 和 ;
(2)要验证猜想②,小芳同学应选择的两段导体是 和 ;
(3)要验证猜想③,小芳同学应选择的两段导体是 和 ;
(4)这种物理研究方法,通常叫做 。
在“测量小灯泡的电阻”实验中,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)电路接通后,小明发现移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小时,电压表的示数也变小了,你认为电路连接中存在的错误是_______________________。
(2)改正电路后,他将测得的数据描绘成如图所示的U-I图象。分析图象发现灯丝的电阻随电压的增大而 。
(3)小明还想测出一段电炉丝的电阻值,可是在连接电路时发现电流表已被烧坏。请你利用现有器材(电压未知的电源、量程合适的电压表、最大阻值为20Ω的滑动变阻器、开关各一个,导线若干),帮助小明设计一个不移动电压表就能测出这段电炉丝阻值的电路。把你设计的实验电路图画在答题卡中的虚线框内(电炉丝的符号为“”)。
.在用伏安法测电阻的实验中,滑动变阻器应与被测电阻 联;连接实验电路时,开关应处于 状态,滑动变阻器的滑片应放在 处;在实验中滑动变阻器的]作用是 。
用如图所示电路可以测量一个未知电阻的阻值,该电路中Rx为待测电阻,R为电阻箱(符号为 ),S为单刀双掷开关,R0是阻值1000Ω的定值电阻。某同学用该电路进行实验,主要步骤有:
a. 把开关S接到a点,读出电流表的示数也为I;
b. 根据电路图连接实物,将电阻箱的阻值调至最大;
c. 读出电阻箱的示数R;
d. 把开关S接到b点,读出电流表的示数也为I。
(1) 上述步骤的合理顺序是__________(只填写序号);
(2) 电路中接入电阻R0的目的是___________________;
(3) 在步骤a中,若电阻箱调节好后示数如图b所示,则待测电阻的阻值为_____Ω
(8分)小明用如图甲所示的电路,研究通过导体的电流与导体电阻的关系.电源电压恒为6V.实验过程中,他做了六次实验,每次改变电阻箱R’的阻值后.通过调节滑动变阻器始终保持R’两端的电压不变,记下相应的电流值.根据记录的六组数据,他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R’的关系图线,如图乙.
(1) 记录第一组数据时,电阻箱R’的阻值为4Ω,此时电流表示数是多少?
(2) 小明在实验过程中,控制电阻箱R’两端的电压是多大?
(3) 记录第二组数据时,小明记下电流表的示数为0.4 A,此时电阻箱消耗的功率是多少?
(4) 记录第四组数据时,电阻箱和滑动变阻器消耗的功率之比是多少?
小雷想知道小灯泡的亮暗程度与什么因素有关.于是找来额定电流均小于0.6 A,额定电压是2.5V的灯L1和额定电压是3.8V的灯L2,先后接在电源电压恒为6V的电路中,按照如图l所示的电路开始探究.
图1 图2
(1)请你用笔画线代替导线,根据图1所示的电路图,将图2所示实物图连接完整.
(2)若小雷连接电路后闭合开关,灯L1几乎不发光,移动滑片P也不能改变灯的亮度.原因是他把滑动变阻器的__________.(选填“AB”或“CD”)接线柱接入了电路.
(3)小雷排除故障后,按图2所示的电路继续进行实验:
①闭合开关,滑片P向_______(选填“A"或“B")端移动,使灯L1发光,测出灯L1的相关物理量,记录和计算结果如下表:
次数 |
电压/V |
|
实际功率/W |
电阻Ω |
1 |
1.6 |
0.20 |
0.32 |
8.00 |
2 |
2.5 |
0.24 |
0.60 |
10.42 |
3 |
2.8 |
0.26 |
0.73 |
10.77 |
②请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入表格的空格处.
(4)小雷注意到灯L1的亮度变化是:第二次比第一次亮,第三次比第二次更亮.结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮,它的实际功率越________.
(5)用L2替换L1重复上面的实验时,需要改变_____表的量程,发现灯L2的亮度变化规律与灯L1相似.
(6)小雷在实验结束后与同学们讨论:
①有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确.”这种说法错误的原因是小雷忽略了__________对小灯泡电阻的影响.
②有同学认为“把灯L1换成定值电阻,该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关 系."你认为这种说法___________(选填“正确”或“错误”).
在 “测量定值电阻阻值”和“测量小灯泡电功率”的实验中:
(1)婷婷正确连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某一位置时,观察到电流表示数为0.2A,电压表示数如图甲所示,则定值电阻阻值为 Ω。
(2)婷婷仅把这一次实验测得的阻值作为最后的结果,你认
为合适吗? ,理由是 。
(3)测出电阻后,婷婷将电路中的定值电阻换成了一个额定电压为2.5V的小灯泡,测量小灯泡的电功率,图乙是婷婷重新连接的不完整的电路,请你用笔代替导线将实物电路连接完整。(要求:滑片P向右移动时,小灯泡变亮)
(4)闭合开关后,调节滑动变阻器滑片P,使电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,如果此时电流表示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
(5)另一实验小组同学,按正确方法完成实验后,分别绘制了“定值电阻”和“小灯泡”的U—I图像如丁图所示,则表示“定值电阻”的U—I图像的是 (填“甲”或“乙”),这样判断的依据是 。
用“伏安法”测电阻,小华实验时的电路如图14甲所示。
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整.
(2)正确连接电路后。闭合开关前滑片p应置于滑动变阻器的 端(选填“左”或“右”).
(3)测量时,当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图14乙所示,根据实验数据可得Rx Ω.
(4)如果身边只有一只电流表或电压表,利用一已知阻值为R0的定值电阻、开关、导线、电源等器材也可以测出未知电阻Rx.请设计测量Rx阻值的其他方法(只要求画出实验电路图并写出Rx的结果表达式)。
在“伏安法测电阻”的实验中,滑动变阻器不能起到的作用是( )
A.改变电路中的电流 | B.改变被测电阻两端的电压 |
C.改变被测电阻的阻值 | D.保护电路 |
乐乐同学在网上下载了一份资料,课改区的同学再测定额定电压为2.5V小灯泡的电阻的实验中,得到部分U和I如下表所示数据:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
U/V |
0.20 |
0.80 |
1.40 |
2.00 |
2.50 |
3.00 |
I/A |
0.02 |
0.08 |
0.14 |
0.18 |
0.20 |
0.21 |
(1)乐乐根据表中的数据,画出该小灯泡的电流跟电压变化的图像,于是设计了如图所示的坐标图。
①请你帮乐乐在图8坐标图中画出该小灯泡的电流跟电压变化的图像。
②从材料或图像中可知,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
(2)乐乐还想利用初中的物理实验器材,通过实验来验证上述表格中的每一组数据是否正确,于是她又设计了如图9甲所示的电路图,同时找来了实验器材并连接了部分实物电路,其中电源是2节新干电池,滑动变阻器的电阻范围为0--50Ω。
甲 图9 乙
①请你用笔画线代替导线,按照图9所示电路图,替乐乐将图18乙中的实物电路图连接完整;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 端(选填“A或B”);实验中,由于操作不小心等原因,导致电压表的示数变为零,电流表的示数增大,则电路可能出现的故障是 。
②乐乐通过计算,发现电阻不等,为什么?请简要说明理由。