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，半導體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減小．某學校研究小組需要研究某種材料的導電規律，他們用這種材料制作成電阻較小的元件P，測量元件P中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規律．
（1）圖a是他們按設計好的電路連接的部分實物圖，請添加兩根導線，使電路完整．
（2）改變滑動變阻器的阻值，記錄兩電表的讀數．根據表中數據，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體材料？答：

 

（3）若可供選擇的滑動變阻器有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），則本實驗應該選用滑動變阻器

 

．（填器材前的編號）
（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，電電動勢為2V，內阻不計，則該元件實際消耗的電功率為

 

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）的關鍵是根據實驗要求電壓從零調可知變阻器應采用分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器；根據元件阻值較小可知，電流表應用外接法．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體材料．題（3）的關鍵是明確變阻器的阻值越小，采用分壓式接法時，越容易調節．題（4）的關鍵是在表示元件的I-U圖象中再作出表示電源的I-U圖象，求出兩圖線的交點坐標即可．

解答：解：（1）：由于實驗要求電壓從零調，所以變阻器應是分壓式接法；由于待測元件的電阻較小，滿足

R   V

R   x

＞

R   x

R   A

，所以電流表應用外接法，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與原點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材料是半導體材料；
（3）：由于電壓要求從零調，所以變阻器應是分壓式接法，應選擇阻值小的變阻器

R

2

，以方便調節．
（4）：在表示元件P的I-U圖象中同時作出表示電源的I-U圖象，如下圖所示，讀出兩圖線的交點坐標為：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）．

故答案為：（1）如圖
（2）半導體材料
（3）

R

2

（4）0.24

點評：應明確：①當實驗要求電壓從零調時，變阻器應采用分壓式接法，并且阻值越小的變阻器越容易調節；②當滿足

R   V

R   x

＞

R   x

R    A

時，電流表應用外接法；③I-U圖象中，圖線上的點與原點連線的斜率導數表示導體的電阻大小．