Question

半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻受温度影响较大．如图甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图象．如图乙是小明和他的同学根据半导体材料这种电阻的特性自制的半导体温度计的原理图，利用电流表的示数来指示某一空间的温度．已知电源电压恒为12V，电流表的量程为0.6A，R₀为定值电阻．
请你回答下列问题：
（1）定值电阻R₀的作用是

保护电路

．
（2）当环境温度为20℃时，电流表的示数为0.2A，则定值电阻R₀的阻值为多少？
（3）该温度计能测量的最高温度为多少？此时电路中消耗的电功率为多少？

Answer 1

分析：（1）定值电阻R₀串联在电路中，可以保护电路．
（2）由图甲所示图象求出温度是20℃时半导体电阻的阻值，然后由串联电路特点及欧姆定律求出定值电阻阻值．
（3）电流表示数为其量程0.6A时，电路电阻最小，此时温度最高，由串联电路特点及欧姆定律求出电路电流是0.6A时半导体电阻的阻值，然后由图甲所示图象找出对应的温度．

解答：解：（1）由电路图可知，定值电阻R₀串联在电路中，可以防止温度太高半导体电阻阻值太小时，电路电流过大而损坏电路元件，定值电阻可以保护电路．
（2）由图甲所示图象可知，环境温度为20℃时R=50Ω，
∵I=

U

R

，
∴电路总电阻R_总=R+R₀=

U

I

=

12V

0.2A

=60Ω，
R₀=R_总-R=60Ω-50Ω=10Ω；
（3）∵I=

U

R

，电路最大电流I_最大=0.6A，
∴电路总电阻R_总′=R′+R₀=

U

I最大

=

12V

0.6A

=20Ω，
R′=R_总′-R₀=20Ω-10Ω=10Ω；
由图甲所示图象可知，半导体电阻是10Ω时的温度是100℃；
此时电路消耗的总功率P=UI_最大=12V×0.6A=7.2W；
答：（1）定值电阻R₀的作用是保护电路．
（2）当环境温度为20℃时，电流表的示数为0.2A，则定值电阻R₀的阻值为10Ω．
（3）该温度计能测量的最高温度为100℃；此时电路中消耗的电功率为7.2W．

点评：本题难度大，考查欧姆定律、电功率公式和分析图象的能力，要看懂图象和电路图后才能准确作答．培养了学生分析图象的能力，要看懂图象和电路图后才能准确作答．