问题 问答题

半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的.因此,利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途.

(1)一个由某半导体材料制成的加热器,通电后,加热器在发热的同时,也在向外界放热.图甲为发热功率P发热和P散热散热功率与温度t之间关系的图象.

由图象可知.加热器工作时的稳定温度为       ℃,当温度稍高于稳定温度时,P发热

        P散热(填“>”,“=”或“<”);此时发热功率继续减小,可推知,元件的电阻在继续       .(选填“增大”、“减小”或“不变”)

(2)如图乙是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像,若用该电阻R与电源(电压为3 V)、电流表(量程为0~5 mA)、电阻R’串联起来,连接成如图丙所示的电路.用该电阻R做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,得到一个简单的“金属电阻温度计”,电流刻度较大处对应的温度刻度较       (选填“高”或“低”);请通过计算说明,若R’=450Ω,则图丁中指针所指处对应的温度数值为            ℃.

答案

(1)当发热功率与散热温度相等时,物体温度处于恒定,则由图可知其稳定温度;由图可知当温度高于稳定温度时发热功率与散热功率间的关系;由功率公式P=可知电阻的变化;

(2)由图2可知,温度越高电阻越大,则可知当温度越低时,电流中电流越大;由电流表示数可知电路中电流值,则由欧姆定律可求得电路中的总电阻,则可知此时R的阻值;由图2利用比例关系可知所对应的温度.

解答:解:(1)由图可知,当温度为70℃时,发热功率和散热功率相等,即此时物体的温度不再变化;

当温度高于稳定温度时,由图可知散热功率大于发热功率;

由P=可得,此时功率减小,而电压不变,故说明电阻在增大.

(2)由图2可知,金属电阻随温度的升高而增大,则由欧姆定律可得:

I=,故当电流大时,电阻值要小,即此时温度要低,

故对应的温度刻度要低;

由图4可知电流I=5mA=0.005A时,

则由欧姆定律可得:总电阻R===600Ω,

金属电阻阻值R=R-R′=600Ω-450Ω=150Ω,

故对应的温度

t=(150Ω-100Ω)×=50℃.

即指针处对应的温度为50℃.

故答案为:(1)70,<,增大;(2)低,指针处对应的温度为50℃.

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