Question

影響物質(zhì)材料的電阻率的因素很多，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，隨溫度的升高而減少．某學(xué)校研究小組需要研究某種導(dǎo)體材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用這種材料制作成電阻較小的元件Z，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）請為他們設(shè)計符合要求的電路圖進(jìn)行實驗，并畫在方框內(nèi)．
（2）按照正確的電路圖連接下面的實物圖．
（3）實驗測得元件Z的電壓與電流的關(guān)系如下表所示．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在下圖中畫出元件Z的I-U圖象．并判斷元件Z是金屬材料還是半導(dǎo)體材料？答：

半導(dǎo)體材料

U/V	0	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.50
I/A	0	0.20	0.45	0.80	1.25	1.80	2.81

（4）把元件Z接入如圖所示的電路中，當(dāng)電阻箱R的阻值為R_l=2Ω時，電壓表的讀數(shù)為1.00V；當(dāng)電阻箱R的阻值為R₂=3.6Ω時，電壓表的讀數(shù)為0.80V．結(jié)合上表數(shù)據(jù)，求出電池的電動勢為

4.0

V，內(nèi)阻為

0.40

Ω（不計電壓表內(nèi)阻的影響）．

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．

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；

（2）連接實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，圖如下

（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）由閉合電路的歐姆定律得E=I₁（R₁+R_Z1+r）；E=I₂（R₂+R_Z2+r），利用表格中的對應(yīng)數(shù)據(jù)求得R_Z1=0.8Ω；R_Z2=1.0Ω．解得E=4.0V，r=0.40Ω．
故答案為：（1）如上圖第一個；
（2）如上圖第二個；
（3）半導(dǎo)體材料
（4）4.0、0.40

點評：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、閉合電路歐姆定律等知識點，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．