Question

影響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，半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減小．某學(xué)校研究小組需要研究某種材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用這種材料制作成電阻較小的元件P，測(cè)量元件P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）圖a是他們按設(shè)計(jì)好的電路連接的部分實(shí)物圖，請(qǐng)?zhí)砑觾筛鶎?dǎo)線，使電路完整．
（2）改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄兩電表的讀數(shù)．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖b中畫出元件P的I-U圖象，并判斷元件P是金屬材料還是半導(dǎo)體材料？答：

 

（3）若可供選擇的滑動(dòng)變阻器有R₁（最大阻值2Ω，額定電流為0.3A）、R₂（最大阻值10Ω，額定電流為1A），則本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選用滑動(dòng)變阻器

 

．（填器材前的編號(hào)）
（4）把元件P接入如圖c所示的電路中，已知定值電阻R阻值為4Ω，電電動(dòng)勢(shì)為2V，內(nèi)阻不計(jì)，則該元件實(shí)際消耗的電功率為

 

W．

U/V	0	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.50
I/A	0	0.04	0.09	0.16	0.25	0.36	0.56

Answer 1

分析：本題（1）的關(guān)鍵是根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求電壓從零調(diào)可知變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器；根據(jù)元件阻值較小可知，電流表應(yīng)用外接法．題（2）中通過I-U圖象可知，元件的電阻隨溫度的升高而減小，即可判定元件是半導(dǎo)體材料．題（3）的關(guān)鍵是明確變阻器的阻值越小，采用分壓式接法時(shí)，越容易調(diào)節(jié)．題（4）的關(guān)鍵是在表示元件的I-U圖象中再作出表示電源的I-U圖象，求出兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)即可．

解答：解：（1）：由于實(shí)驗(yàn)要求電壓從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)是分壓式接法；由于待測(cè)元件的電阻較小，滿足

R   V

R   x

＞

R   x

R   A

，所以電流表應(yīng)用外接法，連線圖如圖所示：

（2）：元件的I-U圖象如圖所示：

由R=

U

I

=

1

I U

=

1

k

，可知，元件的電阻大小與圖線上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率大小乘正比，表示元件的電阻大小隨溫度的升高而減小，可判定元件P材料是半導(dǎo)體材料；
（3）：由于電壓要求從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)是分壓式接法，應(yīng)選擇阻值小的變阻器

R

2

，以方便調(diào)節(jié)．
（4）：在表示元件P的I-U圖象中同時(shí)作出表示電源的I-U圖象，如下圖所示，讀出兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)為：I=0.24A，U=1.0V
所以元件P消耗的功率為：P=UI=1.0×0.24W=0.24W（0.23～0.25都對(duì)）．

故答案為：（1）如圖
（2）半導(dǎo)體材料
（3）

R

2

（4）0.24

點(diǎn)評(píng)：應(yīng)明確：①當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求電壓從零調(diào)時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法，并且阻值越小的變阻器越容易調(diào)節(jié)；②當(dāng)滿足

R   V

R   x

＞

R   x

R    A

時(shí)，電流表應(yīng)用外接法；③I-U圖象中，圖線上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率導(dǎo)數(shù)表示導(dǎo)體的電阻大小．