题目内容

4.某实验小组研究半导体元件的电阻率随温度的变化,设计了如下实验:取一根半导体材料做成的细丝,用刻度尺测其长度为1.00m,用螺旋测微器测其横截面直径如图甲所示,利用伏安法测其电阻值,可以依据电阻定律计算出该半导体材料在此时的电阻率.

(1)由图甲可知,该半导体细丝的直径为3.205mm.
(2)若测出某时刻电压为64V,电流为0.32A,则此时该半导体材料的电阻率为1.6×10-3Ω•m.(保留两位有效数字)
(3)测出不同温度下的半导体电阻,作出电阻随温度变化的关系图象如图乙所示,由图可知,在60℃-120℃范围内,该半导体的电阻率随温度的增加而增大(填“增大”或“减小”或“不变”).

分析 (1)根据螺旋测微器的读数方法可明确半导体细丝的直径大小;注意读数时需要估读;
(2)根据欧姆定律可求得电阻,再由电阻定律可求得电阻率;
(3)根据图象可知R随时间变化的规律,再由电阻定律可明确电阻率的变化.

解答 解:(1)根据螺旋测微器的读数方法可知,固定部分读数为3.0mm,转动部分读数为20.5;故最终读数为:3.0+20.5×0.01=3.205mm;
(2)由欧姆定律可知,R=$\frac{U}{I}$=$\frac{64}{0.32}$=200Ω;
则由R=$ρ\frac{L}{S}$可知:
ρ=$\frac{RS}{L}$=$\frac{200×π×\frac{(3.205×1{0}^{-3})^{2}}{4}}{1}$=1.6×10-3Ω•m
(3)由图可知,在60℃-120℃范围内电阻越来越大,则由电阻定律可知,电阻率增大;
故答案为:(1)3.205;(2)1.6×10-3;(3)增大.

点评 本题考查测量电阻率的实验,要注意明确欧姆定律及电阻定律的正确应用,能根据图象分析电阻的变化.

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