Question

半導體材料的導電能力介于導體和絕緣體之間．其電阻受溫度影響較大．如圖甲是某種半導體材料的電阻隨溫度變化的關系圖象．根據這種半導體材料電阻的特性，小星和他的同學設計了一個電路（如圖乙），可以測定某一空間的溫度．使用的器材如下：半導體電阻、電源（電壓為了12V恒定不變）、電流表（0～0.6A）、開關，定值電阻R₀（10Ω）、導線若干．
（1）定值電阻R₀的作用是什么？

保護電路

．當電路中的電流表示數變大時，說明半導體電阻所處位置的環(huán)境溫度在

升高

（填“升高”或“降低”）．
（2）當電流表的讀數為0.2A時，半導體電阻阻值是多少？當時環(huán)境溫度是多少？
（3）為保證電路安全，該電路能測得最高溫度為多少？

Answer 1

分析：（1）如果沒有定值電阻的話，則當環(huán)境溫度升高時，半導體的電阻變小，電路中的總電阻變小，電路中的電流就會越來越大，可能會燒壞電流表；
（2）根據歐姆定律求出定值電阻兩端的電壓，根據并聯電路的電壓特點求出半導體電阻兩端的電壓，根據歐姆定律求出半導體電阻的阻值，由圖象可知當時的環(huán)境溫度；
（3）當電流表的示數最大時，環(huán)境溫度最高，根據歐姆定律求出電路中的總電阻，根據電阻的串聯求出半導體電阻的阻值，由圖象得出測得的最高溫度．

解答：解：（1）由圖可知，半導體電阻R與定值電阻R₀串聯，當環(huán)境溫度升高時，半導體電阻會越來越小，根據歐姆定律可知，電路中的電流越來越大，應該給電路中串聯一個定值電阻，這樣就可以防止電路中的電流過大而燒壞儀表；
（2）當電流表的讀數為0.2A時，根據歐姆定律可得，R₀兩端的電壓：
U₀=IR₀=0.2A×10Ω=2V，
∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴半導體兩端的電壓：
U_R=U-U₀=12V-2V=10V，
則半導體的阻值：
R=

UR

I

=

10V

0.2A

=50Ω，
由圖象可知，當時環(huán)境溫度是20℃；
（3）當電流表的示數最大為0.6A時，環(huán)境溫度最高，電路中的總電阻：
R_總=

U

Imax

=

12V

0.6A

=20Ω，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴半導體電阻的阻值：
R′=R_總-R₀=20Ω-10Ω=10Ω，
由圖象可知，該電路能測得最高溫度為100℃．
答：（1）保護電路；升高；
（2）當電流表的讀數為0.2A時，半導體電阻阻值是50Ω，當時環(huán)境溫度是20Ω；
（3）為保證電路安全，該電路能測得最高溫度為100℃．

點評：本題考查了學生的識圖能力與歐姆定律的應用，根據圖象獲取某溫度下的電阻值是解題的前提與關鍵．