Question

8．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，根据这种半导体材料电阻的特性，小星和他的同学设计了一个电路（如图乙）．利用这个电路可以测定某一空间的温度，使用的器材如下：半导体电阻R、电源（12V）、电流表（0--0.6A）、电压表（0--15V）、开关、定值电阻R₀（10欧）、导线若干．
（1）当某一空间的温度从20℃升到40℃时，电流表的示数如何变化？变大．
（2）当电流表的读数为0.2A时，所测定的环境温度为多少℃？
（3）当所测定的环境温度为40℃时，半导体电阻R₁的电功率是多少瓦？

Answer 1

分析 （1）由图甲可知温度从20℃升到40℃时半导体电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，从而得出电流表示数的变化；
（2）当电流表的读数为0.2A时，根据欧姆定律求出欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R的阻值，然后根据图甲读出所测定的环境温度；
（3）当所测定的环境温度为40℃时，根据图甲读出半导体的电阻值，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据P=UI=I²R求出半导体电阻R₁的电功率．

解答 解：（1）由图甲可知，温度从20℃升到40℃时，半导体电阻R的阻值变小，电路中的总电阻变小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大；
（2）当电流表的读数为0.2A时，电路中的总电阻：
R_总=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{12V}{0.2A}$=60Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，半导体电阻的阻值：
R=R_总-R₀=60Ω-10Ω=50Ω，
由图甲可知，所测定的环境温度为20℃；
（3）由图甲可知，当所测定的环境温度为40℃时，半导体的电阻R₁=20Ω，
此时电路中的电流：
I₂=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{12V}{10Ω+20Ω}$=0.4A，
半导体电阻R₁的电功率：
P₁=I₂²R₁=（0.4A）²×20Ω=3.2W．
答：（1）变大；
（2）当电流表的读数为0.2A时，所测定的环境温度为20℃；
（3）当所测定的环境温度为40℃时，半导体电阻R₁的电功率是3.2W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，从图象中读出半导体的电阻值与温度的对应关系是关键．