Question

8．影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減少．某課題研究組需要研究某種導(dǎo)電材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用該種導(dǎo)電材料制作成電阻較小的線狀元件Z做實(shí)驗(yàn)，測量元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律．
（1）他們應(yīng)選用圖1所示的哪個電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？答：A

（2）實(shí)驗(yàn)測得元件Z的電壓與電流的關(guān)系如表所示．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷元件Z是金屬材料還是半導(dǎo)體材料？答：半導(dǎo)體．

U（V）	0	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.50	1.60
I（A）	0	0.20	0.45	0.80	1.25	1.80	2.81	3.20

（3）把元件Z接入如圖2所示的電路中，當(dāng)電阻R的阻值為R₁=2Ω時，電流表的讀數(shù)為1.25A；當(dāng)電阻R的阻值為R₂=3.6Ω時，電流表的讀數(shù)為0.80A．結(jié)合上表數(shù)據(jù)，求出電池的電動勢為4.0V，內(nèi)阻為0.40Ω．（不計(jì)電流表的內(nèi)阻，結(jié)果保留兩個有效數(shù)字）
（4）用螺旋測微器測得線狀元件Z的直徑如圖3所示，則元件Z的直徑是1.990mm．

Answer 1

分析 （1）本題要描繪伏安特性曲線，電壓應(yīng)該從零開始連續(xù)變化，故滑動變阻器采用分壓式接法；而由第（3）問可以知道，電阻較小，故應(yīng)該采用安培表外接法；
（2）連接實(shí)物圖要注意線不可交叉，同時要注意電表的正、負(fù)接線柱不要接反；
（3）根據(jù)電阻的定義，隨電壓的增加，電阻減小，故是半導(dǎo)體；
（4）根據(jù)閉合電路歐姆定律，電源電動勢等于各部分電勢降低之和，有E=Ir+U_z+U_R；
然后根據(jù)表格得到兩組半導(dǎo)體兩端電壓值，最后代入上式求解即可．
（5）螺旋測微器讀數(shù)方法：
①先讀固定刻度 ②再讀半刻度，若半刻度線已露出，記作 0.5mm；若半刻度線未露出，記作 0.0mm； ③再讀可動刻度（注意估讀）．記作 n×0.01mm； ④最終讀數(shù)結(jié)果為：固定刻度+半刻度+可動刻度 由于螺旋測微器的讀數(shù)結(jié)果估讀到以mm為單位千分位，故螺旋測微器又叫千分尺．

解答 解：（1）本題要描繪伏安特性曲線，電壓應(yīng)該從零開始連續(xù)變化，故滑動變阻器采用分壓式接法；而由第（3）問可以知道，電阻較小，故應(yīng)該采用安培表外接法；
故電路圖選擇A；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，該元件電阻隨電壓的增加，電阻減小，符合半導(dǎo)體的性質(zhì)；故是半導(dǎo)體；
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律，電源電動勢等于各部分電勢降低之和，有
E=Ir+U_z+U_R
當(dāng)電阻R的阻值為R₁=2Ω時，電流表的讀數(shù)為1.25A，故半導(dǎo)體兩端電壓為1.00V，即
E=1.25×r+1.00+1.25×2
當(dāng)電阻R的阻值為R₂=3.6Ω時，電流表的讀數(shù)為0.80A，故半導(dǎo)體兩端電壓為0.8V，即
E=0.8r+0.8+0.8×3.6
解得
E≈4.6V，r=1.1Ω
（5）固定刻度：1mm
半刻度：0.5mm
可動刻度：49.0×0.01
讀數(shù)=固定刻度+半刻度+可動刻度=1.990mm
故答案為：（1）A；（2）半導(dǎo)體（3）4.0V、0.40；（4）1.990

點(diǎn)評 本題涉及到滑動變阻器的接法選擇、安培表內(nèi)接與外接法的選擇、閉合電路歐姆定律、螺旋測微器的讀數(shù)等知識點(diǎn)，關(guān)鍵要熟悉電學(xué)測量中誤差的來源和減小方法，以及會用閉合電路歐姆定律解決問題．