Question

半導體和金屬的導電能力隨溫度的變化特點是不同的，利用它們制成的元件在生活中也各有各的用途．
（1）一個由某半導體材料制成的加熱器，通電后，加熱器在發(fā)熱的同時，也在向外界放熱．圖甲為發(fā)熱功率P_發(fā)熱和散熱功率P_散熱與溫度t之間關(guān)系的圖象，由圖象可知，加熱器工作時的穩(wěn)定溫度為

70

℃；當溫度稍低于穩(wěn)定溫度時，P_發(fā)熱

＞

P_散熱（＞/=/＜）；溫度由0℃升高到100℃的過程中，該半導體材料的電阻變化情況是

先變小后變大

．

（2）如圖乙是由某金屬材料制成的電阻R隨溫度t變化的圖象，由圖象可知：溫度為0℃時，電阻R的阻值是

100

Ω；當溫度升高時，電阻R的阻值

變大

（變大/不變/變�。�．若用該電阻R與電源（電壓為3V）、電流表（量程為0～5mA）、定值電阻R′=480Ω串聯(lián)起來，連接成如圖丙所示的電路．用該電阻R做測溫探頭，把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，得到一個簡單的“金屬電阻溫度計”．電流刻度較小處對應(yīng)的溫度刻度較

高

；該溫度計能測量的最低溫度為

90

℃．

Answer 1

分析：（1）由圖象可知，加熱器工作時的穩(wěn)定溫度和當溫度稍低于穩(wěn)定溫度時，發(fā)熱功率和散熱功率的關(guān)系；根據(jù)公式R=

U2

P

可知半導體材料的電阻變化情況；
（2）從圖象上可以看出，電阻與溫度的關(guān)系，根據(jù)歐姆定律算出R′兩端的電壓，進一步求出R兩端電壓；根據(jù)公式R=

U

I

求出電路的最小電阻；再根據(jù)溫度與電阻的關(guān)系求出溫度計能測量的最低溫度．

解答：解：（1）由圖象可知，加熱器工作時當溫度為70℃時，發(fā)熱功率和散熱功率相同，故穩(wěn)定溫度為70℃．當溫度稍低于穩(wěn)定溫度時，由圖象可知，發(fā)熱功率大于散熱功率；溫度由0℃升高到100℃的過程中，由R=

U2

P

可知，U不變，P是先增大，后減�。�故R是先減小后增大．
（2）圖象可知：當溫度為0℃時，電阻R的阻值為100Ω，當電阻的溫度為60℃時，電阻R的阻值為180Ω，當電阻的溫度為100℃時，電阻R的阻值大于電阻的溫度為60℃時電阻值．
由歐姆定律知道：電壓一定時，電流越大，電阻越�。�而由圖象可知：電阻越小，溫度越低，當溫度升高時，電阻R的阻值變大；
電阻越大說明電路電流越小，溫度越高，所以電流刻度較小處對應(yīng)的溫度刻度較高；
電流最大為0.005A；用R′=480Ω和I=0.005A，可算出R′兩端的電壓U=IR'=2.4V；
則R兩端電壓為：3V-2.4V=0.6V
電阻最小R=

U

I

=

0.6V

0.005A

=120Ω；
由圖知100Ω時溫度為0℃；當電阻的溫度為60℃時，電阻R的阻值為180Ω，所以當電阻為1Ω的時候，電阻的溫度為

60

180-100

℃=

3

4

℃；
所以當電阻為120Ω時，電阻的溫度為

3

4

℃×120=90℃；
故答案為：（1）70，＞，先變小后變大；（2）100；變大；高；90．

點評：本題考查了電壓、電阻的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活應(yīng)用，難點是對圖象的釋讀能力和歐姆定律的應(yīng)用，是一道難題．