Question

20．半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，其電阻受溫度影響較大．如圖甲所示是某種半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系圖象．根據(jù)這種半導(dǎo)體材料電阻的特性，小明和他的同學設(shè)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(dǎo)體電阻、電源、電流表（0～0.6A）、開關(guān)、定值電阻R₀（10Ω）、導(dǎo)線若干．

（1）當環(huán)境溫度為20℃時，電流表的讀數(shù)為0.2A，求電源的電壓．
（2）整個電路工作30min所消耗電能是12960J，那么當時的環(huán)境溫度是多少℃？

Answer 1

分析 （1）由圖甲可知環(huán)境溫度為20℃時R的阻值，又知道電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（2）根據(jù)W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R的阻值，然后由圖象可知當時的環(huán)境溫度．

解答 解：（1）由圖甲可知，環(huán)境溫度為20℃時，R=50Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I（R₀+R）=0.2A×（10Ω+50Ω）=12V；
（2）由W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可得，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{{U}^{2}}{W}$t=$\frac{（12V）^{2}}{12960J}$×30×60s=20Ω，
此時半導(dǎo)體電阻的阻值：
R=R_總′-R₀=20Ω-10Ω=10Ω，
由圖象可知，當時的環(huán)境溫度為100℃．
答：（1）電源的電壓為12V；
（2）整個電路工作30min所消耗電能是12960J，那么當時的環(huán)境溫度是100℃．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功公式的應(yīng)用，從圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵．