Question

金属材料的电阻率通常随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率随温度的升高而减少．某同学需要研究某导电材料的导电规律，他用该种导电材料制作为电阻较小的线状元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律．
（1）他应选用图所示的______电路进行实验

（2）实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示．根据表中数据，判断元件Z是______ （填“金属材料”或“半导体材料”）；

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

（3）用螺旋测微器测量线状元件Z的直径如图2所示，则元件Z的直径是______mm．
（4）把元件Z接入如图1所示的电路中，当电阻R的阻值为R₁=2Ω时，电流表的读数为1.25A；当电阻R的阻值为R₂=3.6Ω时，电流表的读数为0.80A．结合上表数据，求出电池的电动势为______V，内阻为______Ω．（ 不计电流表的内阻）

Answer 1

【答案】分析：（1）伏安法测电阻，电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；待测电阻阻值很小，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，分析图示电路，选出实验所需电路．
（2）元件两端电压越大，通过元件的电流越大，由P=UI可知元件实际功率越大，元件温度越高；根据表中实验数据，应用欧姆定律判断随电压增大，温度越高时元件电阻如何变化，然后判断元件的种类．
（3）螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，由图示螺旋测微器可以读出元件的直径．
（4）由表中实验数据找出个电流所对应的电压值，然后根据闭合电路欧姆定律列方程，然后求出电源电动势与内阻．
解答：解：（1）电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；待测电阻阻值很小，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，由图1所示电路图可知，实验应采用A所示电路．
（2）由表中实验数据可知，随元件电压增大，通过元件的电流增大，元件的实际功率增大，元件温度升高；由欧姆定律可知，随元件两端电压增大，元件电阻减小，因此元件是半导体材料．
（3）由图2所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为1.5mm，可动刻度示数为49.0×0.01mm=0.490mm，元件的直径为1.5mm+0.490mm=1.990mm（1.989～1.991均正确）．
（4）由图3可知，元件Z与电阻R串联，电流表测电路电流，由表中实验数据可知，电流为1.25A时，元件两端电压为1.00V，电流为0.80A时，元件两端电压为0.80V，由闭合电路欧姆定律可得：E=I（R+r）+U_Z，
E=1.25×（2+r）1.00，E=1.25×3.6+r）+0.80，解得，电源电动势E=4.0V，内阻r=0.4Ω．
故答案为：（1）A；（2）半导体材料；（3）1.990；（4）4.0；0.4．
点评：本题考查了实验电路的选择、元件性质的判断、螺旋测微器读数、求电源电动势与内阻等问题；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是其读数，螺旋测微器需要估读．