Question

（1）在測(cè)定金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬絲的直徑，螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖所示，該金屬絲的直徑為

0.700mm

．用歐姆表粗略測(cè)得該金屬絲的電阻約為2Ω，另外，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)還提供了下列器材供重新測(cè)定該金屬絲的電阻使用：
A．電源E（電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)）
B．電壓表V（量程為0～3.0V，內(nèi)阻約為2kΩ）
C．電流表A（量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R（最大阻值10Ω，額定電流2.0A）
E．開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干
為獲得盡可能高的實(shí)驗(yàn)精度，請(qǐng)你利用上述器材設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)定金屬絲電阻的實(shí)驗(yàn)電路，并把實(shí)驗(yàn)原理圖畫(huà)出來(lái)．
（2）為研究某一電學(xué)元件的導(dǎo)電規(guī)律，將該元件兩端的電壓、元件中的電流及通電時(shí)間記錄在下表中，通過(guò)分析表中數(shù)據(jù)可以判斷出該元件所用的材料是

半導(dǎo)體

（填“金屬”或“半導(dǎo)體”）．

通電時(shí)間 t/s	5	10	15	20	25	30
電壓   u/v	0.40	0.62	1.02	1.26	1.52	1.64
電流   i/m A	0.20	0.43	0.81	1.82	2.81	3.22

（3）如圖甲是某金屬材料制成的電阻R隨攝氏溫度t變化的圖象，圖中R₀表示0℃時(shí)的電阻，k表示圖線的斜率．若用該電阻與電池（電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r）、電流表A（內(nèi)阻R_g）、滑動(dòng)變阻器R′串聯(lián)起來(lái)，連接成如圖乙所示的電路，用該電阻做測(cè)溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的“金屬電阻溫度計(jì)”．使用“金屬電阻溫度計(jì)”前，先要把電流表的刻度值改為相應(yīng)的溫度刻度值，若溫度t₁＜t₂，則t₁的刻度應(yīng)在t₂的

右

側(cè)（填“左”或“右”）；在標(biāo)識(shí)“金屬電阻溫度計(jì)”的溫度刻度時(shí)，需要弄清所測(cè)溫度和電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系．請(qǐng)用E、R₀、k等物理量表示所測(cè)溫度t與電流I的關(guān)系式t=

1

k

[

E

I

-(Rg+R′+r+R0)]

．

Answer 1

分析：（1）螺旋測(cè)微器讀數(shù)方法：
①先讀固定刻度 ②再讀半刻度，若半刻度線已露出，記作 0.5mm；若半刻度線未露出，記作 0.0mm； ③再讀可動(dòng)刻度（注意估讀）．記作 n×0.01mm； ④最終讀數(shù)結(jié)果為：固定刻度+半刻度+可動(dòng)刻度 由于螺旋測(cè)微器的讀數(shù)結(jié)果估讀到以mm為單位千分位，故螺旋測(cè)微器又叫千分尺；
測(cè)量電阻用伏安法，滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，電阻較小，采用安培表外接法；
（2）電壓越高，通電時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越高；求出各電壓對(duì)應(yīng)的電阻，結(jié)合金屬和半導(dǎo)體材料的特性進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)溫度關(guān)系得到電阻關(guān)系，再得到電流關(guān)系；
根據(jù)閉合電路歐姆定律和溫控電阻的電阻與溫度關(guān)系式聯(lián)立得到溫度與電流的關(guān)系式．

解答：解：（1）螺旋測(cè)微器讀數(shù)=固定刻度+半刻度+可動(dòng)刻度=0+0.5mm+20.0×0.01mm=0.700mm；
測(cè)量電阻用伏安法，滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，電阻較小，大內(nèi)小外，采用安培表外接法；

故答案為：0.700mm，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖；
（2）求出各個(gè)電壓對(duì)應(yīng)的電阻，如下表

通電時(shí)間 t/s	5	10	15	20	25	30
電壓 u/v	0.40	0.62	1.02	1.26	1.52	1.64
電流 i/m A	0.20	0.43	0.81	1.82	2.81	3.22
電阻R/k	2	1.44	1.26	0.69	0.54	0.51

從上表可以看出，隨著電壓的增加，電阻逐漸變大，故是半導(dǎo)體材料；
故答案為：半導(dǎo)體；
（3）溫度t₁＜t₂，電阻R₁＜R₂，電流I₁＞I₂，故t₁的刻度應(yīng)在t₂的右側(cè)；
根據(jù)閉合電路歐姆定律，有
E=Ir+IR+IR_g+IR′
根據(jù)溫控電阻與溫度關(guān)系，得到
R=R₀+kt
聯(lián)立得到
I=

1

k

[

E

I

-(Rg+R′+r+R0)]
故答案為：右，

1

k

[

E

I

-(Rg+R′+r+R0)]．

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵在于會(huì)讀螺旋測(cè)微器讀數(shù)，知道導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的電阻率與溫度的變化關(guān)系，會(huì)用閉合電路歐姆定律分析問(wèn)題．