专题突破(3)——电学实验设计、仪器使用与数据处理（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中必修第三册物理（人教版2019）

专题突破(三)——电学实验设计、仪器使用与数据处理 [见学生用书P96] 实验的设计、操作与数据处理是科学探究的主要环节。设计过程要注意设计方案具有科学的依据及正确的方法(科学性原则)、设计方案实验时应安全可靠，不损坏器材(安全性原则)、在误差允许范围内应尽可能选择误差较小的方案(精确性原则)；操作与数据处理过程中要注意更多细节。上述环节是电学实验的重点与难点。 【例1】 一个标有“3.8 V　0.3 A”字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材： 器材名称 代号 参数 电池组 E 电动势9 V，内阻0.5 Ω 电压表 V1 量程0～5 V，内阻约2.0 kΩ 电压表 V2 量程0～15 V，内阻约3.0 kΩ 电流表 A1 量程0～0.3 A，内阻约2.0 Ω 电流表 A2 量程0～6 A，内阻约0.4 Ω 滑动变阻器 R1 0～10 Ω，额定电流2 A 滑动变阻器 R2 0～100 Ω，额定电流0.5 A 固定电阻 R0 5 Ω，额定电流5 A 开关 S 一个 导线 M 若干 　　实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从0开始调节，测量结果尽可能准确。 (1)现有如图所示A、B、C、D四个电路，其中可选用的电路是(　D　) (2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表__V1__，电流表__A1__，滑动变阻器__R1__。(填器材名称代号) (3)若选择下列仪器进行实验，请用线条代表导线连接好实物图。 例1(3)图 (4)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的I－U图像，如图所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在A点和B点的电阻值分别为__5__Ω__、__10__Ω__(结果保留两位有效数字)。 例1(4)图 【答案】 (3)如答图所示 【解析】 (1)要求电压从0调起，因此滑动变阻器要用分压接法，又由于灯泡电阻较小，为了减小系统误差，测量电路采用外接法，D正确。(2)因为灯泡的额定电压3.8 V，额定电流0.3 A，为了提高测量精度，电压表选用V1，电流表选用A1，为了操作可控性高，滑动变阻器采用R1。(3)如答图所示。(4)根据欧姆定律可得A、B两点电阻分别为5 Ω、10 Ω。 【例2】 某兴趣小组为了测量铜导线的电阻率，进行下列实验研究。 例2图 (1)如图所示，用游标卡尺采用绕线法测得10匝铜导线(已去除绝缘层)总直径，则单匝铜导线直径为__1.235__mm。 (2)现取长度为L＝100 m的上述一捆铜导线，欲测其电阻率。 ①在实验前，事先了解到铜的电阻率很小，在用伏安法测量其电阻时，设计如图所示的电路，则电压表的另一端应接__a__(选填“a”“b”)。 例2(2)图 ②测量得电压表示数为4.80 V，电流表的示数为2.50 A，由此可得铜的电阻率为__2.3×10－8__Ω·m(计算结果保留两位有效数字)。 ③该兴趣小组从课本上查阅到铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，发现计算得到的电阻率有一些偏差，但是实验的操作已经十分规范，测量使用的电表也已尽可能校验准确，你觉得造成这种偏差最有可能的原因是__铜导线的材料不纯，杂质较多，从而导致电阻率变大__。 【解析】 (1)先读出10圈导线的总长度，即10d＝12 mm＋7×0.05 mm＝12.35 mm，所以d＝1.235 mm。 (2)①由于金属丝的电阻很小，所以采用外接法测其电阻，故电压表的另一端应接在a端； ②根据欧姆定律和电阻定律有＝ρ，所以电阻率ρ＝≈2.3×10－8 Ω·m； ③铜导线的材料不纯，杂质较多，从而导致电阻率变大。 1．有一个待测电阻Rx，为了较准确测量Rx的阻值，除Rx外，实验室提供了如下器材： A．电源E(电动势3 V，内阻不计) B．多用电表D(其电压挡已损坏，电流、电阻挡可用，0～0.5 mA、内阻约为1 000 Ω；0～10 mA、内阻约为500 Ω；0～25 mA、内阻约为100 Ω) C．电流表A(量程0～500 μA，内阻r＝1 000 Ω) D．滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω，额定电流2 A) E．定值电阻R2＝5 000 Ω F．定值电阻R3＝500 Ω G．开关S和导线若干 (1)先用多用电表电阻挡粗测电阻，指针与选择开关位置如图所示，则待测电阻为__300__Ω__。 第1(1)题图 (2)为较准确测量电阻，试设计出测量电路，画在下列方框中(标出所选器材符号)；设计中多用电表的选择开关应该打在__10__mA__挡。 【答案】 (2)电路图如答图所示 (3)若两电流表的读数分别为ID＝6.2 mA，IA＝300 μA，待测阻值Rx的值为__305.1__Ω。(