Question

影响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，半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小．某学校研究小组需要研究某种材料的导电规律，他们用这种材料制作成电阻较小的元件P，测量元件P中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律．
（1）图a是他们按设计好的电路连接的部分实物图，请添加两根导线，使电路完整．
（2）改变滑动变阻器的阻值，记录两电表的读数．根据表中数据，在图b中画出元件P的I-U图象，并判断元件P是金属材料还是半导体材料？答：

 

（3）若可供选择的滑动变阻器有R₁（最大阻值2Ω，额定电流为0.3A）、R₂（最大阻值10Ω，额定电流为1A），则本实验应该选用滑动变阻器

 

．（填器材前的编号）
（4）把元件P接入如图c所示的电路中，已知定值电阻R阻值为4Ω，电电动势为2V，内阻不计，则该元件实际消耗的电功率为

 

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：本题（1）的关键是根据实验要求电压从零调可知变阻器应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器；根据元件阻值较小可知，电流表应用外接法．题（2）中通过I-U图象可知，元件的电阻随温度的升高而减小，即可判定元件是半导体材料．题（3）的关键是明确变阻器的阻值越小，采用分压式接法时，越容易调节．题（4）的关键是在表示元件的I-U图象中再作出表示电源的I-U图象，求出两图线的交点坐标即可．

解答：解：（1）：由于实验要求电压从零调，所以变阻器应是分压式接法；由于待测元件的电阻较小，满足

R   V

R   x

＞

R   x

R   A

，所以电流表应用外接法，连线图如图所示：

（2）：元件的I-U图象如图所示：

由R=

U

I

=

1

I U

=

1

k

，可知，元件的电阻大小与图线上各点与原点连线的斜率大小乘正比，表示元件的电阻大小随温度的升高而减小，可判定元件P材料是半导体材料；
（3）：由于电压要求从零调，所以变阻器应是分压式接法，应选择阻值小的变阻器

R

2

，以方便调节．
（4）：在表示元件P的I-U图象中同时作出表示电源的I-U图象，如下图所示，读出两图线的交点坐标为：I=0.24A，U=1.0V
所以元件P消耗的功率为：P=UI=1.0×0.24W=0.24W（0.23～0.25都对）．

故答案为：（1）如图
（2）半导体材料
（3）

R

2

（4）0.24

点评：应明确：①当实验要求电压从零调时，变阻器应采用分压式接法，并且阻值越小的变阻器越容易调节；②当满足

R   V

R   x

＞

R   x

R    A

时，电流表应用外接法；③I-U图象中，图线上的点与原点连线的斜率导数表示导体的电阻大小．