题目内容
【题目】影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度升高而增大,半导体材料的电阻率则随稳定升高而减小,PTC元件由于材料的原因有特殊的导电特性。
(1)图(甲)是某种金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像,若用该电阻与电池(电动势E=1.5V,内阻不计)、电流表(量程为5mA、内阻不计)、电阻箱R'串联起来,连接成图(乙)所示电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到一个简单的“金属电阻温度计”。
①电流刻度较大处对应的温度刻度________(填“较大”或“较小”)
②若电阻箱阻值R'=150Ω,则图(丙)中空格处对应的温度数值为________℃
(2)一由PTC元件做成的加热器,其1/R-t的关系如图(丁)所示。已知它向四周散热的功率为PQ=0.1(t-t0)瓦,其中t(单位℃)为加热器的温度,t0为室温(本题取20℃)。当加热器产生的热功率PR和向四周散热的功率PQ相等时加热器温度保持稳定。现将此加热器接到200V的电源上(内阻不计),则加热器工作的稳定温度为________℃
【答案】较小 50℃ 70℃(左右均可)
【解析】
(1)根据闭合电路欧姆定律分析电路中电流与电阻R的关系,电路中电流越大,该电阻的阻值越大,由图象可知温度越高。当电流为5mA时,由闭合电路欧姆定律求出电阻R的值,根据图象读出对应的温度;
(2)当散热功率和加热器产生的热功率相等时,温度稳定,建立等式可求出电阻与温度的关系,作出图象即可求出稳定温度;
(1)①由题意可知,金属材料的电阻率随温度的升高而增大,故导体阻值变大,由闭合电路欧姆定律可知,温度升高,电阻增大,则电流减小,故电流较大处对应的温度刻度较小;
②由图可知,最大处电流为5mA;则由闭合电路欧姆定律可知,此时电阻
由R-t图象,根据数学得到,当,;
(2)由题意得:,可得出与t的关系曲线如图所示,两图象的交点为平衡状态;由图可知,恒定温度应为