有关半导体中考试题例析 (3)

有关半导体中考试题例析
高振波刘慧娟
一、压敏电阻
例1. （2003年常州市中考题）近年来，我国汽车工业发展迅速，各种新型汽车不断投入市场。

它们均使用汽油做燃料并符合国际排放标准。

如图1所示为某新型汽车自动测定油箱内油面高度的电路图，其中电源电压恒为U＝6V，R0为定值电阻，A为油量指示表（实际是一只量程为0~0.6A电流表），R x为压敏电阻（其电阻值随电阻表面受到的液体压强增大而减小），关于压敏电阻R x的阻值与所受液体压强的对应关系如下表所示：
（1）油箱是圆柱形容器，底面积S＝0.15m2，油箱内汽油高度达到h＝60cm时油箱即装满，问油箱装满时汽油的质量为多少？此时汽油对油箱底部压敏电阻的压强为多大？（汽油的密度为ρ＝0.71×103kg/m3，取g＝10N/kg）。

（2）油箱装满时，油量指示表的示数如图2所示，求定值电阻R0的阻值。

图2
（3）当油箱内汽油用空时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值。

（4）为测试该汽车的油耗，将汽车油箱装满后，沿高速公路行驶300km路程，油量指示表的指针从“满”处向左逐渐偏转到“E”处，如图3所示，问该汽车每行驶100km消耗汽油多少升？
图3
解析：（1）油箱装满时汽油的质量
m＝ρSh＝0.71×103×0.15×60×10-2＝63.9kg
汽油对容器底部的压强
P满＝ρSh＝0.71×103×10×60×10-2＝4260Pa
（2）当油箱装满油时，油量表（A表）为满量程，示数为I满＝0.6A。

则电路中的总电阻为
R总＝U/I满＝10Ω
根据装满油时容器底的压强值，查表可知R x的值R x满＝5Ω。

所以
R0＝R总－R x满＝10－5＝5Ω
（3）当油箱空着的时候，容器底的压强为0，由表格提供的数据可知此时R x 空＝5Ω。

根据欧姆定律，电流表示数 I 空＝U/（R x 空＋R 0）＝6/（45＋5）＝0.12A
（4）当油量表指针在“E ”处时，电路中的电流为I E ＝0.3A 。

则R x 的值为 R xE ＝U/I E －R 0＝6/0.3－5＝15Ω
由表格提供的数据可知，此时容器底的压强为2840Pa ，所以汽油的高度 h E ＝P E /(ρg)＝2840/(0.71×103×10)＝0.4m 消耗汽油的体积为
V E ＝S （h －h E ）＝0.15×（0.6－0.4）＝0.03m 3 因此汽车每行驶100km 的油耗 V E '＝V E /3＝0.01m 3＝10L
二、热敏电阻
例2. （2005年北京海淀区中考题）有一种半导体材料的电阻随着温度的变化明显改变，用这种材料制作的电阻称为热敏电阻，图4所示为热敏电阻随温度变化的图象。

小马同学用该热敏电阻和电压表设计了一只测量范围为0~100℃的水温表，图5为这个水温表的原理图，图中的电压表量程为0~3V ，定值电阻R 0的阻值为100Ω。

当水温达到100℃时，要求电压表的示数达到最大值。

图4
图5
（1）根据图象回答该热敏电阻在100℃时的电阻值为多大？
（2）小马同学将电压表的刻度盘改画为指示温度的刻度盘，如果每10℃画一条刻度线，这个刻度盘的刻度是否均匀？ （3）通过计算说明改画的水温表刻度盘上的0℃应该与电压表刻度盘的什么位置对应？ 解析：（1）由图象可知该热敏电阻在100℃时的电阻值为100Ω。

（2）不均匀。

设电源电压为U ，则热敏电阻阻值为R 热时，电压表示数为
U UR R R 000=+/()热
U 、R 0不变，但热敏电阻阻值变化是不均匀的，故U 0与R 热不成正比例关系。

（3）当温度t ＝100℃时，R 热＝100Ω，电压表示数U 0＝3V ，R 0＝100Ω。

因为R 热与R 0串联，有 U 0/U ＝R 0/（R 热＋R 0） 解得电源电压
U ＝（R 0＋R 热）U 0/R 0＝（100＋100）×3/100＝6V
当温度t'＝0℃时，R 热'＝500Ω。

设电压表示数为U 0'，同理有
U U R R R 000'//(')=+热
解得 U R U R R 000'/(')=+热
=+=()/()10061005001×V
即改画的水温表刻度盘上的0℃应该与电压表刻度盘的1V 对应。

三、光敏电阻和声敏电阻
例3. （2004年连云港市中考题）居民楼的楼道里，夜间只是偶尔有人经过，电灯总是亮着造成很大浪费，科研人员利用“光敏”材料制成“光控开关”——天黑时，自动闭合，天亮时，自动断开；利用“声敏”材料制成“声控开关”——当有人走动发出声音时，自动闭合，无人走动时自动断开。

若将这两种开关配合作用，就可以使楼道灯变得“聪明”（如图6），则这种聪明的电路是（ ）
图6
解析：A 电路中，当有人走动时声控开关闭合将电源短路；C 电路中，当天黑时光控开关闭合将电源短路，故A 、C 电路是错误的。

B 电路中，天亮时光控开关断开，但走动的人多声控开关闭合，则灯亮，天黑时光控开关闭合灯也亮，也就是说无论什么时候灯总是亮着，造成很大浪费。

D 电路中，天亮时光控开关断开，灯不亮；天黑时光控开关闭合，只要有人走动声控开关闭合，灯亮；无人走动时声控开关断开，灯不亮，符合居民楼内的需要，所以这种聪明的电路应是D 。