Question

（1）在测定金属电阻率的实验中，用螺旋测微器测量一金属丝的直径，螺旋测微器的示数如图所示，该金属丝的直径为______．用欧姆表粗略测得该金属丝的电阻约为2Ω，另外，实验室内还提供了下列器材供重新测定该金属丝的电阻使用：
A．电源E（电动势为3.0V，内阻不计）
B．电压表V（量程为0～3.0V，内阻约为2kΩ）
C．电流表A（量程为0～0.6A，内阻约为1Ω）
D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω，额定电流2.0A）
E．开关S一个，导线若干
为获得尽可能高的实验精度，请你利用上述器材设计一个测定金属丝电阻的实验电路，并把实验原理图画出来．
（2）为研究某一电学元件的导电规律，将该元件两端的电压、元件中的电流及通电时间记录在下表中，通过分析表中数据可以判断出该元件所用的材料是______（填“金属”或“半导体”）．

通电时间 t/s	5	10	15	20	25	30
电压   u/v	0.40	0.62	1.02	1.26	1.52	1.64
电流   i/m A	0.20	0.43	0.81	1.82	2.81	3.22

（3）如图甲是某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，图中R表示0℃时的电阻，k表示图线的斜率．若用该电阻与电池（电动势E、内阻r）、电流表A（内阻R_g）、滑动变阻器R′串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．使用“金属电阻温度计”前，先要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若温度t₁＜t₂，则t₁的刻度应在t₂的______侧（填“左”或“右”）；在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系．请用E、R、k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式t=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）螺旋测微器读数方法：
①先读固定刻度 ②再读半刻度，若半刻度线已露出，记作 0.5mm；若半刻度线未露出，记作 0.0mm； ③再读可动刻度（注意估读）．记作 n×0.01mm； ④最终读数结果为：固定刻度+半刻度+可动刻度 由于螺旋测微器的读数结果估读到以mm为单位千分位，故螺旋测微器又叫千分尺；
测量电阻用伏安法，滑动变阻器采用限流式接法，电阻较小，采用安培表外接法；
（2）电压越高，通电时间越长，温度越高；求出各电压对应的电阻，结合金属和半导体材料的特性进行分析；
（3）根据温度关系得到电阻关系，再得到电流关系；
根据闭合电路欧姆定律和温控电阻的电阻与温度关系式联立得到温度与电流的关系式．
解答：解：（1）螺旋测微器读数=固定刻度+半刻度+可动刻度=0+0.5mm+20.0×0.01mm=0.700mm；
测量电阻用伏安法，滑动变阻器采用限流式接法，电阻较小，大内小外，采用安培表外接法；

故答案为：0.700mm，实验原理图如图；
（2）求出各个电压对应的电阻，如下表

通电时间 t/s	5	10	15	20	25	30
电压 u/v	0.40	0.62	1.02	1.26	1.52	1.64
电流 i/m A	0.20	0.43	0.81	1.82	2.81	3.22
电阻R/k	2	1.44	1.26	0.69	0.54	0.51

从上表可以看出，随着电压的增加，电阻逐渐变大，故是半导体材料；
故答案为：半导体；
（3）温度t₁＜t₂，电阻R₁＜R₂，电流I₁＞I₂，故t₁的刻度应在t₂的右侧；
根据闭合电路欧姆定律，有
E=Ir+IR+IR_g+IR′
根据温控电阻与温度关系，得到
R=R+kt
联立得到
I=
故答案为：右，．
点评：本题关键在于会读螺旋测微器读数，知道导体与半导体材料的电阻率与温度的变化关系，会用闭合电路欧姆定律分析问题．