Question

影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减少．某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成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）他们应选用下图所示的哪个电路进行实验？答：

A

．

（2）按照正确的电路图连接图1的实物图．
（3）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是金属材料还是半导体材料？答：

半导体

．

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

（4）把元件Z接入如图2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

4.6

V，内阻为

1.1

Ω．（不计电流表的内阻，结果保留两个有效数字）
（5）用螺旋测微器测得线状元件Z的直径如图3所示，则元件Z的直径是

1.990

mm．

Answer 1

分析：（1）本题要描绘伏安特性曲线，电压应该从零开始连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法；而由第（3）问可以知道，电阻较小，故应该采用安培表外接法；
（2）连接实物图要注意线不可交叉，同时要注意电表的正、负接线柱不要接反；
（3）根据电阻的定义，随电压的增加，电阻减小，故是半导体；
（4）根据闭合电路欧姆定律，电源电动势等于各部分电势降低之和，有E=Ir+U_z+U_R；
然后根据表格得到两组半导体两端电压值，最后代入上式求解即可．
（5）螺旋测微器读数方法：
测量时，当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合，旋出测微螺杆，并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度．螺杆转动的整圈数由固定套管上间隔0.5mm的刻线去测量，不足一圈的部分由活动套管周边的刻线去测量，最终测量结果需要估读一位小数．
①先读固定刻度 ②再读半刻度，若半刻度线已露出，记作 0.5mm；若半刻度线未露出，记作 0.0mm； ③再读可动刻度（注意估读）．记作 n×0.01mm； ④最终读数结果为：固定刻度+半刻度+可动刻度 由于螺旋测微器的读数结果估读到以mm为单位千分位，故螺旋测微器又叫千分尺．

解答：解：（1）本题要描绘伏安特性曲线，电压应该从零开始连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法；而由第（3）问可以知道，电阻较小，故应该采用安培表外接法；
（2）连接实物图要注意线不可交叉，同时要注意电表的正、负接线柱不要接反，图如下

（3）根据电阻的定义，随电压的增加，电阻减小，故是半导体；
（4）根据闭合电路欧姆定律，电源电动势等于各部分电势降低之和，有
E=Ir+U_z+U_R
当电阻R的阻值为R₁=2Ω时，电流表的读数为1.25A，故半导体两端电压为1.00V，即
E=1.25×r+1.00+1.25×2
当电阻R的阻值为R₂=3.6Ω时，电流表的读数为0.80A，故半导体两端电压为0.8V，即
E=0.8r+0.8+0.8×3.6
解得
E≈4.6V，r=1.1Ω
故答案为：4.6，1.1．
（5）固定刻度：1mm
半刻度：0.5mm
可动刻度：49.0×0.01
读数=固定刻度+半刻度+可动刻度=1.990mm
故答案为：1.990．

点评：本题涉及到滑动变阻器的接法选择、安培表内接与外接法的选择、闭合电路欧姆定律、螺旋测微器的读数等知识点，关键要熟悉电学测量中误差的来源和减小方法，以及会用闭合电路欧姆定律解决问题．