1．影響物質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，而半導體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減少．某課題研究組需要研究某種導電材料的導電規(guī)律，他們用該種導電材料制作成電阻較小的線狀元件Z做實驗，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)他們應選用下圖所示的哪個電路進行實驗？答：( )
(2)按照正確的電路圖連接下圖的實物圖
|
U(V) |
I(A) |
|
0 |
0 |
|
0.4 |
0.2 |
|
0.6 |
0.45 |
|
0.8 |
0.8 |
|
1 |
1.25 |
|
1.2 |
1.8 |
|
1.5 |
2.81 |
|
1.6 |
3.2 |
(3)實驗測得元件Z的電壓與電流的關系如右表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷元件Z是金屬材料還是半導體材料？答：
。
(4)把元件Z接入如下左圖所示的電路中，當電阻R的阻值為R1 = 2Ω時，電流表的讀數(shù)為1.25A；當電阻R的阻值為R2 = 3.6Ω時，電流表的讀數(shù)為0.80A ．結合上表數(shù)據(jù)，求出電池的電動勢為 V，內阻為 Ω．(不計電流表的內阻，結果保留兩個有效數(shù)字)
(5)用螺旋測微器測得線狀元件Z的直徑如上右圖所示，則元件Z的直徑是 mm．
4．實驗步驟：①確定電流表、電壓表的量程，使開關處于斷開狀態(tài)，按圖所示的原理電路圖連接好電路．②將滑動變阻器的滑動片調至滑動變阻器的A端，電路檢查無誤后，閉合開關S．③改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U，記入記錄表格內，斷開開關S．④在坐標紙上建立一個直角坐標系，縱軸表示 ，橫軸表示 ，對實驗數(shù)據(jù)進行描點，用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點連接起來，便得到伏安特性曲線．⑤拆去實驗線路，整理實驗器材．
知識點一測量電阻絲時電路的選擇
由于電阻絲的阻值較小，所以用伏安法測其電阻時，應有相關的要求．
[應用1](07佛山質量檢測)測定金屬絲的電阻(阻值3-5Ω)時，給定的實驗器材的實物如下圖所示，要求通過金屬絲的電流可以在0-0.6A之間變化。請在方框中畫出實驗電路圖，并在圖中用實線代替導線連接成符合實驗要求的電路圖。
導示: 金屬絲的電阻阻值3-5Ω，與電流表內阻相差不大，所以是小電阻，應用電流表的外接法，題中要求通過金屬絲的電流可以在0-0.6A之間變化，所以變阻器要接成分壓式，電路和實物接線圖如圖所示。
知識點二器材選擇與計算方法
測量一段材料電阻率時，應根據(jù)其電阻阻值情況，合理選擇器材與電路，當然還要測出其它相關物理量，才能測出電阻率。
[應用2](06廣州市統(tǒng)考卷)圖中，甲圖為一段粗細均勻的新型導電材料棒，現(xiàn)測量該材料的電阻率.
(1)首先用多用電表的歐姆檔(倍率為×10)粗測其電阻，指針位置如圖乙所示，其讀數(shù)R= .
(2)然后用以下器材用伏安法盡可能精確地測量其電阻：
A. 電流表: 量程為0.6A，內阻約為0.1Ω
B. 電壓表: 量程為3V，內阻約為3kΩ
C. 滑動變阻器：最大阻值為20Ω，額定電流1A
D. 低壓直流電源：電壓6V，內阻忽略
F. 電鍵K，導線若干
在方框中畫出實驗電路圖
(3)如果實驗中電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，并測出該棒的長度為L、直徑為d，則該材料的電阻率ρ= (用測出的物理量的符號表示)
導示: (1)第一個問題實際上是對這種新材料電阻進行粗測，則該電阻阻值為200Ω。
(2)本小題是對實驗中的材料和電路的選擇，由于各器材都是唯一的，所以接下來是電路的設計，粗測該電阻阻值為200Ω，比電流表內阻大得多，比電壓表小的倍數(shù)不大，所以被測電阻是大電阻，應選用電流表的內接法。滑動變阻器總阻值只有20Ω，所以應接成分壓式，電路如圖所示。
(3)根據(jù)部分電路歐姆定律R=U/I，電阻定律R=Ρl/s，可求得：ρ=
知識點三小燈泡的伏安特性實驗設計
[應用3]在用電壓表和電流表研究小燈泡在不同電壓下的功率的實驗中，實驗室各有下列器材供選擇：
A．待測小燈泡“3.0V 0.6W”
B．電流表(量程200mA，內阻約為20Ω)
C．電流表(量程0.6A，內阻約為5Ω)
D．電壓表(量程3.0V，內阻約為10kΩ)
E．電壓表(量程6.0V，內阻約為20kΩ)
F．滑動變阻器(最大阻值為100Ω，額定電流50mA)
G．滑動變阻器(最大阻值為10Ω，額定電流1.0A)
H．電源(電動勢為4.0V，內阻不計)
I．電鍵及導線等
(1)為了使實驗完成的更好，電流表應選用 ；電壓表應選用
；滑動變阻器應選用 。(只需添器材前面的字母即可)
(2)請在線框內畫出實驗電路圖。
導示:(1)小燈泡正常工作時，流過的電流為0.2A，故電流表應選B，電壓表D的量程與小燈泡的額定電壓相等，電壓表應選D、滑動變阻器F阻值太大，不易調節(jié)電路，所以滑動變阻器應選G。
(2)小燈泡電阻小，電流表內阻大，所以應選用電流表外接法，由于小燈泡的電壓要從零開始調節(jié)，所以滑動變阻器應選用分壓電路，如圖所示。
知識點四數(shù)據(jù)處理與實驗結論
[應用4]某同學在做測定小燈泡功率的實驗中得到如下一組U和I的數(shù)據(jù)：
|
次序 |
U /V |
I /A |
燈泡情況 |
|
1 |
0.2 |
0.02 |
不亮 |
|
2 |
0.6 |
0.06 |
|
|
3 |
1 |
0.1 |
微亮 |
|
4 |
1.4 |
0.14 |
|
|
5 |
1.8 |
0.17 |
逐漸變亮 |
|
6 |
2.2 |
0.19 |
|
|
7 |
2.6 |
0.2 |
正常發(fā)光 |
|
8 |
3 |
0.205 |
(1)在甲圖上畫出I－U圖線.
(2)從圖線上可以看出，當功率逐漸增大時，燈絲電阻的變化情況是
；這表明金屬導體的電阻隨溫度升高而
.
(3)有一個同學在做好了上面的試驗后，自己又接了一個電路，如圖乙所示，經檢查電路連接完全正確、接觸良好，閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)兩只燈泡中僅有一只發(fā)光．老師檢查后也肯定電路連接沒有問題，你認為問題可能是
。
導示:(1)如圖所示：
(2)從圖線上可以看出，當功率逐漸增大時，燈絲電阻的變化情況是開始幾乎不變，后來逐漸增大；這表明金屬導體的電阻隨溫度升高而增大
(3)兩只燈的額定功率不同，燈絲電阻大小不等，燈絲電阻小的實際功率就小，有可能不發(fā)光.
3．
實驗器材：4-6 V直流學生電源、小燈泡、
、
、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙。
2．實驗原理：金屬導體的電阻率隨溫度的升高而 ，從而使金屬導體的電阻隨溫度的升高而 ，對一只小燈泡來說，不發(fā)光、不正常發(fā)光和正常發(fā)光的燈絲的電阻值可相差幾倍或幾十倍．因此，它的伏安特性曲線應該是一條 ．
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