Question

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：

U/V	0.0	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I/A	0.000	0.050	0.100	0.150	0.180	0.195	0.200	0.205

 
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的曲线图，并根据电阻元件Z和定值电阻R的图像分析，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，求此时电源电压．

Answer 1

（1）金属  0.27W           （1分）+（1分）
（2）已知电流表的读数为0.200A，从表格 (或图像)查得Z两端电压U_Z=2.5V。
则U_R=U-U_Z="3." 5V-2.5V=1.0V。                                           （1分）
由欧姆定律得     
R=U_R/I=1.0V/0.20A=5Ω                                （1分）
（3）如图，作出R的电流随电压变化的的I-U图像。（1分）

R与Z串联，I_Z=I_R  依题意P_R=P_Z 又P=IU， 由上述三式得U_R=U_Z   
由图像可知，满足条件的工作点应是图中两图像的交点，
即：I_Z=I_R=0.1A，U_R=U_Z=0.5V 电源电压U= U_R+U_Z=1.0V                （1分）解析:
Z是由金属材料制成的．当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率0.27W已知电流表的读数为0.200A，从表格 (或图像)查得Z两端电压U_Z=2.5V。则U_R=U-U_Z="3." 5V-2.5V=1.0V。                                         由欧姆定律得定值电阻R的阻值是R=U_R/I=1.0V/0.20A=5Ω ；R与Z串联，I_Z=I_R  依题意P_R=P_Z 又P=IU， 由上述三式得U_R=U_Z   可知，满足条件的工作点应是图中两图像的交点，
即：I_Z=I_R=0.1A，U_R=U_Z=0.5V 电源电压U= U_R+U_Z=1.0V