Question

半導(dǎo)體和金屬的導(dǎo)電能力隨溫度的變化特點(diǎn)是不同的，因此，利用它們制成的元件在生活中也各有各的用途．
（1）一個(gè)由某半導(dǎo)體材料制成的加熱器，通電后，加熱器在發(fā)熱的同時(shí)，也在向外界放熱．圖1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(shí)的穩(wěn)定溫度為

 

℃．當(dāng)溫度稍高于穩(wěn)定溫度時(shí)，P_發(fā)熱

 

P_散熱（填“＞”、“=”或“＜”）；此時(shí)發(fā)熱功率繼續(xù)減小，可推知，元件的電阻在繼續(xù)

 

．
（2）如圖2是由某金屬材料制成的電阻R隨攝氏溫度t變化的圖象，若用該電阻R與電源（電壓為3伏）、電流表（量程為0～5毫安）、電阻R′串聯(lián)起來，連接成如圖3所示的電路．用該電阻R做測(cè)溫探頭，把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，得到一個(gè)簡(jiǎn)單的“金屬電阻溫度計(jì)”．電流刻度較大處對(duì)應(yīng)的溫度刻度較

 

；請(qǐng)通過計(jì)算說明，若R′=450Ω，則圖4中指針?biāo)�指處�?duì)應(yīng)的溫度數(shù)值為多少？

Answer 1

分析：（1）當(dāng)發(fā)熱功率與散熱溫度相等時(shí)，物體溫度處于恒定，則由圖可知其穩(wěn)定溫度；由圖可知當(dāng)溫度高于穩(wěn)定溫度時(shí)發(fā)熱功率與散熱功率間的關(guān)系；由功率公式P=

U2

R

可知電阻的變化；
（2）由圖2可知，溫度越高電阻越大，則可知當(dāng)溫度越低時(shí)，電流中電流越大；由電流表示數(shù)可知電路中電流值，則由歐姆定律可求得電路中的總電阻，則可知此時(shí)R的阻值；由圖2利用比例關(guān)系可知所對(duì)應(yīng)的溫度．

解答：解：（1）由圖可知，當(dāng)溫度為70℃時(shí)，發(fā)熱功率和散熱功率相等，即此時(shí)物體的溫度不再變化；
當(dāng)溫度高于穩(wěn)定溫度時(shí)，由圖可知散熱功率大于發(fā)熱功率；
由P=

U2

R

可得，此時(shí)功率減小，而電壓不變，故說明電阻在增大．
（2）由圖2可知，金屬電阻隨溫度的升高而增大，則由歐姆定律可得：
I=

U

R

，故當(dāng)電流大時(shí)，電阻值要小，即此時(shí)溫度要低，
故對(duì)應(yīng)的溫度刻度要小；
由圖4可知電流I=5mA=0.005A時(shí)，
則由歐姆定律可得：
總電阻R_總=

U

I

=

3V

0.005A

=600Ω，
金屬電阻阻值R=R_總-R′=600Ω-450Ω=150Ω，
故對(duì)應(yīng)的溫度
t=（150Ω-100Ω）×

80℃

180Ω-100Ω

=50℃．
即指針處對(duì)應(yīng)的溫度為50℃．
故答案為：（1）70，＜，增大；（2）小，指針處對(duì)應(yīng)的溫度為50℃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)圖象的理解及應(yīng)用，圖象法為物理中常用方法，應(yīng)學(xué)會(huì)熟練應(yīng)用．在應(yīng)用中重點(diǎn)掌握：（1）圖象中坐標(biāo)的含義；（2）圖象的變化；（3）截矩的意義；（4）斜率的意義．