现有一个电阻元件Z,可能是由金属材料制成的,它的电阻随温度的升高而增大,也可能是由某种半导体材料制成的,其电阻随温度的升高而减小。现用图示电路对其进行测试,其中R为定值电阻,电源电压可调,实验中从0开始逐渐增大电源电压,测得通过Z的电流与加在它两端的电压数据如下表所示:
利用这些数据绘出Z的I-U曲线如图所示。请根据表中数据和图线解决下列问题:
(1)Z是由 (金属/半导体) 材料制成的。当Z两端电压为1.5V时,Z消耗的电功率 W;
(2)当电源电压为U=3.5V时,电流表的读数为0.20A,求定值电阻R的阻值;
(3)在Z的I-U坐标图中作出电阻R的I-U图像,并根据电阻元件Z和定值电阻R的I-U图像分析,当电源电压调到某一适当值时,元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等,求此时的电源电压。
(1)金属 0.27 (各1分)(2)5Ω(3) 1V
题目分析:(1)根据图像可知:
当电压逐渐升高,电流的增长逐渐变慢,即电阻变大;
而电压升高,电热功率越来越大,电阻越来越大,说明电阻随温度的升高而变大,所以是金属材料制成的,当Z两端电压为1.5V时,对应的电流为0.18A
消耗的电功率为;
(2)查图可知:UZ=2.5V(1分)
(1分)
(3)作图如下:
(1分)
元件Z与电阻R消耗电功率相等,则电阻值相等,
当Z与R功率相等时:UR=UZ=0.5V (1分)
则电源电压U= UR+UZ=1V
点评:重点是串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算,关键是根据数据判断Z制成的材料,难点是元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等时电压和电流的判断.