问题 计算题

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ZIU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ZIU坐标图中作出电阻RIU图像,并根据电阻元件Z和定值电阻RIU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。

答案

(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.

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