Question

現(xiàn)有一個電阻元件Z，可能是由金屬材料制成的，它的電阻隨溫度的升高而增大，也可能是由某種半導(dǎo)體材料制成的，其電阻隨溫度的升高而減�。�現(xiàn)用圖示電路對其進(jìn)行測試，其中R為定值電阻，電源電壓可調(diào)，實驗中從0開始逐漸增大電源電壓，測得通過Z的電流與加在它兩端的電壓數(shù)據(jù)如下表所示：

U/V	0.0	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I/A	0.000	0.050	0.100	0.150	0.180	0.195	0.200	0.205

 

 

 

 

利用這些數(shù)據(jù)繪出Z的I－U曲線如圖所示．請根據(jù)表中數(shù)據(jù)和圖線解決下列問題：

（1）Z是由    (金屬/半導(dǎo)體) 材料制成的．當(dāng)Z兩端電壓為1.5V時，Z消耗的電功率  W；

（2）當(dāng)電源電壓為U=3.5V時，電流表的讀數(shù)為0.20A，求定值電阻R的阻值；

（3）在z的I－U坐標(biāo)圖中作出電阻R的曲線圖，并根據(jù)電阻元件Z和定值電阻R的圖像分析，當(dāng)電源電壓調(diào)到某一適當(dāng)值時，元件Z與定值電阻R消耗的電功率相等，求此時電源電壓．

 

 

Answer 1

【答案】

（1）金屬   0.27W            （1分）+（1分）

（2）已知電流表的讀數(shù)為0.200A，從表格 (或圖像)查得Z兩端電壓U_Z=2.5V。

則U_R=U-U_Z=3. 5V-2.5V=1.0V。                                            （1分）

由歐姆定律得      R=U_R/I=1.0V/0.20A=5Ω                                 （1分）

 （3）如圖，作出R的電流隨電壓變化的的I-U圖像。（1分）

 

R與Z串聯(lián)，I_Z=I_R   依題意P_R=P_Z  又P=IU，  由上述三式得U_R=U_Z    

由圖像可知，滿足條件的工作點應(yīng)是圖中兩圖像的交點，

即：I_Z=I_R=0.1A，U_R=U_Z=0.5V  電源電壓U= U_R+U_Z=1.0V                 （1分）

 

 

【解析】Z是由金屬材料制成的．當(dāng)Z兩端電壓為1.5V時，Z消耗的電功率0.27W已知電流表的讀數(shù)為0.200A，從表格 (或圖像)查得Z兩端電壓U_Z=2.5V。則U_R=U-U_Z=3. 5V-2.5V=1.0V。                                          由歐姆定律得定值電阻R的阻值是R=U_R/I=1.0V/0.20A=5Ω  ； R與Z串聯(lián)，I_Z=I_R   依題意P_R=P_Z  又P=IU，  由上述三式得U_R=U_Z    可知，滿足條件的工作點應(yīng)是圖中兩圖像的交點，

即：I_Z=I_R=0.1A，U_R=U_Z=0.5V  電源電壓U= U_R+U_Z=1.0V