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．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），可以测定某一空间的温度．使用的器材如下：半导体电阻、电源（电压为了12V恒定不变）、电流表（0～0.6A）、开关，定值电阻R₀（10Ω）、导线若干．
（1）定值电阻R₀的作用是什么？

保护电路

．当电路中的电流表示数变大时，说明半导体电阻所处位置的环境温度在

升高

（填“升高”或“降低”）．
（2）当电流表的读数为0.2A时，半导体电阻阻值是多少？当时环境温度是多少？
（3）为保证电路安全，该电路能测得最高温度为多少？

Answer 1

分析：（1）如果没有定值电阻的话，则当环境温度升高时，半导体的电阻变小，电路中的总电阻变小，电路中的电流就会越来越大，可能会烧坏电流表；
（2）根据欧姆定律求出定值电阻两端的电压，根据并联电路的电压特点求出半导体电阻两端的电压，根据欧姆定律求出半导体电阻的阻值，由图象可知当时的环境温度；
（3）当电流表的示数最大时，环境温度最高，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，根据电阻的串联求出半导体电阻的阻值，由图象得出测得的最高温度．

解答：解：（1）由图可知，半导体电阻R与定值电阻R₀串联，当环境温度升高时，半导体电阻会越来越小，根据欧姆定律可知，电路中的电流越来越大，应该给电路中串联一个定值电阻，这样就可以防止电路中的电流过大而烧坏仪表；
（2）当电流表的读数为0.2A时，根据欧姆定律可得，R₀两端的电压：
U₀=IR₀=0.2A×10Ω=2V，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴半导体两端的电压：
U_R=U-U₀=12V-2V=10V，
则半导体的阻值：
R=

UR

I

=

10V

0.2A

=50Ω，
由图象可知，当时环境温度是20℃；
（3）当电流表的示数最大为0.6A时，环境温度最高，电路中的总电阻：
R_总=

U

Imax

=

12V

0.6A

=20Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴半导体电阻的阻值：
R′=R_总-R₀=20Ω-10Ω=10Ω，
由图象可知，该电路能测得最高温度为100℃．
答：（1）保护电路；升高；
（2）当电流表的读数为0.2A时，半导体电阻阻值是50Ω，当时环境温度是20Ω；
（3）为保证电路安全，该电路能测得最高温度为100℃．

点评：本题考查了学生的识图能力与欧姆定律的应用，根据图象获取某温度下的电阻值是解题的前提与关键．