Question

半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，其電阻受溫度影響較大．如圖甲是某種半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系圖．根據(jù)這種半導(dǎo)體材料電阻的特性，小明和他同學(xué)設(shè)計(jì)了一個電路（如圖乙），可以測定某一空間的溫度，使用的器材如下：半導(dǎo)體電阻、電源、電流表（0～0.6A）、開關(guān)、定值電阻R₀（10Ω）、導(dǎo)線若干．
（1）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.2A，求電源的電壓．
（2）當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，環(huán)境溫度是多少？
（3）如果環(huán)境溫度為100℃，半導(dǎo)體電阻的電功率是多少？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖象得出環(huán)境溫度為20℃時(shí)半導(dǎo)體的電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓．
（2）知道電源電壓和電路中的電流，可利用公式R=

U

I

計(jì)算出電路中的總電阻，又知道定值電阻R₀的阻值，利用串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)計(jì)算出此時(shí)半導(dǎo)體材料電阻R的大小，然后從圖象中找出環(huán)境溫度．
（3）由圖象讀出環(huán)境溫度為100℃時(shí)，電阻R的阻值，利用電阻的串聯(lián)特點(diǎn)和歐姆定律求出電路電流，再由功率公式求出半導(dǎo)體電阻的電功率．

解答：解：（1）由圖象可知，當(dāng)t=20℃時(shí)，半導(dǎo)體電阻R=50Ω，
∵R、R₀串聯(lián)，
∴電源的電壓U=I（R+R₀）=0.2A×（50Ω+10Ω）=12V．
（2）當(dāng)I=0.4A時(shí)，
此時(shí)電路中的總電阻為：R_總=

U

I

=

12V

0.4A

=30Ω，
導(dǎo)體材料的電阻為：R=R_總-R₀=30Ω-10Ω=20Ω，
由圖象可知，當(dāng)半導(dǎo)體電阻R=20Ω時(shí)，環(huán)境溫度為40℃；
（3）由圖象可知當(dāng)t=100℃時(shí)，R=10Ω．
電路電流I=

U

R+R0

=

12V

10Ω+10Ω

=0.6A，
半導(dǎo)體電阻的電功率P=I²R=（0.6A）²×10Ω=3.6W．
答：（1）電源的電壓U=12V；
（2）電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度是40℃；
（3）當(dāng)環(huán)境溫度為100℃時(shí)，電路中半導(dǎo)體電阻的電功率是3.6W．

點(diǎn)評：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)、利用歐姆定律和電功率的公式進(jìn)行分析和計(jì)算，培養(yǎng)了學(xué)生分析圖象的能力，看懂圖象和電路圖后才能準(zhǔn)確作答．