2025高考物理步步高同步練習(xí)必修3第十一章 實(shí)驗(yàn)1　長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)必修3第十一章3實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)1長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.掌握游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法.2.掌握電流表、電壓表的讀數(shù)方法．一、游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)1．構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪)、游標(biāo)卡尺上還有一個(gè)深度尺．(如圖所示)2．原理：利用主尺的單位刻度與游標(biāo)尺的單位刻度之間固定的微量差值來(lái)提高測(cè)量精度．不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見(jiàn)的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)、20個(gè)、50個(gè)的，其規(guī)格見(jiàn)下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長(zhǎng)度1mm與每小格的差值精確度(可精確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm3.用途：測(cè)量厚度、長(zhǎng)度、深度、內(nèi)徑、外徑．4．讀數(shù)若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對(duì)齊的游標(biāo)尺的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(x＋K×精確度)mm.5．注意事項(xiàng)(1)游標(biāo)卡尺是根據(jù)刻度線對(duì)齊來(lái)讀數(shù)的，所以不需要估讀，但讀數(shù)要注意最小精確度所在的位數(shù)，如果讀數(shù)最后一位是零，該零不能去掉．(2)讀數(shù)時(shí)，要注意游標(biāo)尺第幾條刻度線(不含零刻度線)與主尺對(duì)齊．例1如圖甲為一游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖．當(dāng)測(cè)量一鋼筆帽的內(nèi)徑時(shí)，應(yīng)該用游標(biāo)卡尺的______(選填“A”“B”或“C”)進(jìn)行測(cè)量；示數(shù)如圖乙所示，該鋼筆帽的內(nèi)徑為_(kāi)_____mm.答案A11.25解析由游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)原理可知，測(cè)內(nèi)徑應(yīng)該用游標(biāo)卡尺的內(nèi)測(cè)量爪，故選填A(yù)；游標(biāo)卡針對(duì)訓(xùn)練1如圖甲、乙、丙所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的讀數(shù)依次為_(kāi)_________mm、__________mm、__________mm.答案17.223.2510.38＋0.2mm＝17.2mm，乙圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是23mm，不足1毫米數(shù)是5×0.05mm＝0.25mm，最后讀數(shù)是23mm＋0.25mm＝23.25mm，丙圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是10mm，不足1毫米數(shù)是19×0.02mm＝0.38mm，最后讀數(shù)是10mm＋0.38mm＝10.38mm.二、螺旋測(cè)微器的原理及讀數(shù)1．構(gòu)造如圖所示，它的測(cè)砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動(dòng)刻度E、旋鈕D和微調(diào)旋鈕D′是與測(cè)微螺桿F連在一起的，并通過(guò)精密螺紋套在B上．2．原理測(cè)微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)3．讀數(shù)方法L＝固定刻度示數(shù)＋可動(dòng)刻度示數(shù)(估讀一位)×0.01mm.4．注意事項(xiàng)(1)讀數(shù)時(shí)準(zhǔn)確到0.01mm，要估讀到0.001mm，測(cè)量結(jié)果若用毫米做單位，則小數(shù)點(diǎn)后面必須保留三位．(2)讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上半毫米刻度線是否露出．例2某同學(xué)利用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬板的厚度．該螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)如圖甲所示，測(cè)量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖乙所示．圖甲所示讀數(shù)為_(kāi)_________mm，圖乙所示讀數(shù)為_(kāi)_________mm，所測(cè)金屬板的厚度為_(kāi)___________mm.答案0.010(0.009或0.011)6.870(6.869或6.871)6.860(第二空中數(shù)據(jù)減第一空中數(shù)據(jù)的差值均可)針對(duì)訓(xùn)練2讀出圖中給出的螺旋測(cè)微器的示數(shù)．甲：______mm，乙：______mm，丙：________mm.答案3.5503.2040.850三、電壓表、電流表的讀數(shù)1．0～3V量程的電壓表和0～3A量程的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是0.1V和0.1A，讀到0.1的下一位，即讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位．2．對(duì)于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V.3．對(duì)于0～0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.例3如圖為電流表和電壓表的刻度盤(pán)．(1)圖甲使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表_________A，圖中表針的示數(shù)是_________A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為_(kāi)_______A.(2)圖乙使用較小量程時(shí)，每小格表示________V，圖中表針的示數(shù)為_(kāi)_____V．若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤(pán)刻度每小格表示______V，圖中表針示數(shù)為_(kāi)_____V.答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5針對(duì)訓(xùn)練3請(qǐng)完成下列各表的讀數(shù)，把答案填在圖下的橫線上．(1)量程為0～3V和0～3A的電表．讀數(shù)________讀數(shù)________(2)量程為0～15V的電壓表讀數(shù)．讀數(shù)________讀數(shù)________讀數(shù)________(3)量程為0～0.6A的電流表讀數(shù)．讀數(shù)________讀數(shù)________讀數(shù)________讀數(shù)________答案(1)0.90V1.90A(2)10.0V10.5V10.2V(或10.3V)(3)0.40A0.50A0.22A0.52A1.(2022·江蘇高二學(xué)業(yè)考試)某興趣小組在做“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖，則讀數(shù)為_(kāi)_______mm.答案0.900解析由主尺上讀出0.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為40.0×0.01mm，兩者和為：0.900mm.2．(2022·邯鄲一中高二學(xué)業(yè)考試)某同學(xué)要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ，步驟如下：用游標(biāo)為20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖所示，由圖可知其長(zhǎng)度L＝________mm.答案50.15解析根據(jù)題意可知，游標(biāo)尺為20分度，由題圖可知，游標(biāo)第3個(gè)小格與主尺對(duì)齊，則其長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝50mm＋0.05×3mm＝50.15mm.3．(2022·綿陽(yáng)南山中學(xué)高二開(kāi)學(xué)考試)在某實(shí)驗(yàn)室中，甲同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)一金屬絲直徑時(shí)，儀器刻度的位置如圖甲所示，則金屬絲直徑為_(kāi)_______mm；該同學(xué)又用游標(biāo)卡尺測(cè)一金屬球直徑時(shí)，儀器刻度的位置如圖乙所示，則金屬球的直徑為_(kāi)_______cm.答案5.2000.97解析l＝(5.0＋20.0×0.01)mm＝5.200mmd＝(0.9＋0.01×7)cm＝0.97cm.4．(2022·福建南靖縣第二中學(xué)高二開(kāi)學(xué)考試)根據(jù)所學(xué)知識(shí)完成下面的讀數(shù)：(1)在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖甲所示，讀數(shù)為_(kāi)_______mm.(2)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑，示數(shù)如圖乙所示讀數(shù)為_(kāi)_______cm.答案(1)0.265(2)0.670解析(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度為0.0mm，可動(dòng)刻度為26.5×0.01mm＝0.265mm所以最終讀數(shù)為0.0mm＋0.265mm＝0.265mm(2)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為6mm，游標(biāo)尺上第14個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)尺讀數(shù)為14×0.05mm＝0.70mm所以最終讀數(shù)為6mm＋0.70mm＝6.70mm＝0.670cm.5．某同學(xué)準(zhǔn)備測(cè)量一段電阻絲的長(zhǎng)度和直徑，實(shí)驗(yàn)操作如下：(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度，由圖可知其長(zhǎng)度為_(kāi)_______mm；(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑，由圖可知其直徑為_(kāi)_______mm.答案(1)18.80(2)2.150解析(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為18mm＋16×0.05mm＝18.80mm(2)螺旋測(cè)微器讀數(shù)為2mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm6．(2022·廣西百色高二期末)某同學(xué)在一次測(cè)電阻率的實(shí)驗(yàn)中，用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得電流表(量程3A)、電壓表(量程15V)及導(dǎo)體長(zhǎng)度示數(shù)分別如圖所示，則電流表的示數(shù)為I＝________A，電壓表的示數(shù)為U＝________V，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為_(kāi)_______cm.答案2.3012.010.230解析電流表量程為0～3A，示數(shù)為2.30A.電壓表量程為0～15A，示數(shù)為12.0V.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為L(zhǎng)＝102mm＋6×0.05mm＝102.30mm＝10.230cm.7．(2022·河南溫縣第一高級(jí)中學(xué)高二開(kāi)學(xué)考試)(1)如圖所示，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為_(kāi)_____mm，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為_(kāi)_______mm；(2)電壓表接0～3V量程，電壓表的讀數(shù)為_(kāi)_______V；(3)電流表接0～0.6A量程，電流表的讀數(shù)為_(kāi)_______A.答案(1)6.122(6.121～6.124)50.85(2)2.15(2.14～2.16)(3)0.16解析(1)由題圖所示螺旋測(cè)微器可知，其示數(shù)為6mm＋12.2×0.01mm＝6.122mm＝50.85mm(2)電壓表量程為3V，由題圖所示電壓表可知，其分度值為0.1V，示數(shù)為2.15V；(3)電流表量程為0.6A，由題圖所示表盤(pán)可知，其分度值為0.02A，示數(shù)為0.16A.8．電流表量程一般有兩種：0～0.6A和0～3A；電壓表量程一般有兩種：0～3V和0～15V．如圖所示：(1)接0～3V量程時(shí)讀數(shù)為_(kāi)_______V.(2)接0～15V量程時(shí)讀數(shù)為_(kāi)_______V.(3)接0～3A量程時(shí)讀數(shù)為_(kāi)_______A.(4)接0～0.6A量程時(shí)讀數(shù)為_(kāi)_______A.答案(1)1.90(2)9.5(3)0.85(4)0.179．讀出圖中給出的螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)，螺旋測(cè)微器的示數(shù)為_(kāi)___________mm，游標(biāo)卡尺A的示數(shù)為_(kāi)_________cm，游標(biāo)卡尺B的示數(shù)為_(kāi)_________cm.答案6.1254.1201.09510．圖中50分度游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)分別為_(kāi)_______mm和________mm.答案10.5410.294(10.293～10.295均可)解析游標(biāo)卡尺讀數(shù)：(10＋0.02×27)mm＝10.54mm；螺旋測(cè)微器讀數(shù)：(10＋29.4×0.01)mm＝10.294mm.11．(1)新式游標(biāo)卡尺的刻度線看起來(lái)很“稀疏”，使讀數(shù)顯得清晰明了，便于使用者正確讀取數(shù)據(jù)．通常游標(biāo)卡尺的刻度有10分度、20分度和50分度三種規(guī)格：新式游標(biāo)卡尺也有相應(yīng)的三種，但刻度卻是19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份．如圖甲就是一個(gè)“39mm等分成20份”的新式游標(biāo)卡尺．用它測(cè)量某物體的厚度，示數(shù)如圖甲所示，正確的讀數(shù)是________cm.(2)如圖乙所示的螺旋測(cè)微器，正確的讀數(shù)是________cm.答案(1)3.030(2)0.5485(0.5483～0.5487都正確)解析(1)游標(biāo)卡尺是利用差值讀數(shù)原理設(shè)計(jì)的，20分度游標(biāo)卡尺，游標(biāo)尺的總長(zhǎng)度為39mm，每小格為1.95mm，比主尺最小刻度的2倍小0.05mm，故精確度為0.05mm；游標(biāo)卡尺讀數(shù)＝固定刻度讀數(shù)＋游標(biāo)尺讀數(shù)＝30mm＋0.05mm×6＝30.30mm＝3.030cm.(2)螺旋測(cè)微器固定刻度的示數(shù)為5mm，可動(dòng)刻度的示數(shù)為48.5×0.01mm＝0.485mm，故螺旋測(cè)微器的示數(shù)為5mm＋0.485mm＝5.485mm＝0.5485cm.實(shí)驗(yàn)2金屬絲電阻率的測(cè)量[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.掌握測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)原理和方法.2.了解伏安法測(cè)電阻的思路及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法．一、實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，如圖，取一段金屬電阻絲連接到電路中，測(cè)出電阻絲的電阻R、長(zhǎng)度l和直徑d(S＝eq\f(πd2,4))，由R＝ρeq\f(l,S)得：ρ＝eq\f(RS,l)(用R、S、l表示)＝eq\f(πd2R,4l)(用R、d、l表示)，從而計(jì)算出該電阻絲所用材料的電阻率．二、物理量的測(cè)量1．電阻的測(cè)量根據(jù)伏安法測(cè)電阻的思想：用電壓表測(cè)電阻絲兩端的電壓，用電流表測(cè)電阻絲中的電流，讀出多組電壓、電流值，通過(guò)U－I圖像求R.2．電阻絲有效長(zhǎng)度的測(cè)量用刻度尺測(cè)量電阻絲接入電路的有效長(zhǎng)度l.反復(fù)測(cè)量多次，得到有效長(zhǎng)度的平均值．3．電阻絲直徑的測(cè)量電阻絲比較細(xì)，所以我們采用累積的方法測(cè)量，或選取螺旋測(cè)微器或游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量電阻絲的直徑d.在不同位置測(cè)量三次，取平均值d后，根據(jù)S＝eq\f(1,4)πd2計(jì)算出電阻絲的橫截面積S.三、數(shù)據(jù)分析1．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)公式法求電阻：測(cè)量多組電流、電壓值，求出對(duì)應(yīng)的電阻后取平均值，不能對(duì)電流、電壓取平均值．(2)圖像法求電阻：作出U－I圖像，由圖像的斜率求出電阻值，在設(shè)定標(biāo)度時(shí)要盡量使各點(diǎn)(3)計(jì)算導(dǎo)體的電阻率：將三個(gè)測(cè)量值代入公式ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)即可求電阻絲的電阻率．2．誤差分析(1)電阻絲通電時(shí)溫度升高，使所測(cè)電阻率比常溫下電阻率略大．(2)電阻絲長(zhǎng)度及電阻絲直徑測(cè)量不準(zhǔn)確．一、實(shí)驗(yàn)原理和操作例1在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中：(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其示數(shù)如圖所示，則該金屬絲直徑的測(cè)量值d＝____mm.(2)請(qǐng)根據(jù)如圖甲所示電路圖，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將圖乙中的實(shí)驗(yàn)器材連接起來(lái)，并使滑動(dòng)變阻器的滑片P置于b端時(shí)接通電路后的電流最?。?3)若通過(guò)測(cè)量可知，金屬絲的長(zhǎng)度為l，直徑為d，通過(guò)金屬絲的電流為I，對(duì)應(yīng)金屬絲兩端的電壓為U，由此可計(jì)算得出金屬絲的電阻率ρ＝________.(用題目所給字母和通用數(shù)學(xué)符號(hào)表示)答案(1)0.384(0.383～0.385均可)(2)見(jiàn)解析圖(3)eq\f(πUd2,4Il)解析(1)螺旋測(cè)微器固定刻度示數(shù)為零，可動(dòng)刻度示數(shù)為38.4×0.01mm＝0.384mm，故d＝0.384mm.(2)接法如圖所示．(3)根據(jù)歐姆定律有Rx＝eq\f(U,I)，又Rx＝ρeq\f(l,S)，S＝eq\f(πd2,4)，聯(lián)立可得ρ＝eq\f(πUd2,4Il).二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理例2在“測(cè)定金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)．待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50cm.(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)應(yīng)為_(kāi)_______mm(該值接近多次測(cè)量的平均值)．(2)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx.實(shí)驗(yàn)所用器材為電池組(3V)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．某小組同學(xué)利用以上器材按照?qǐng)D正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520(3)這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U－I坐標(biāo)系，如圖所示，圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)．請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U－I圖線．由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)．(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為_(kāi)_______．(π取3.14)A．1×10－2Ω·m B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m答案(1)0.398(0.397～0.399均正確)(3)見(jiàn)解析圖4.4(4.3～4.7均可)(4)C解析(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0＋39.8×0.01mm＝0.398mm.(3)圖線應(yīng)過(guò)原點(diǎn)，選盡可能多的點(diǎn)連成一條直線，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去，如圖所示．圖線的斜率表示金屬絲的電阻，因此金屬絲的電阻值Rx≈4.4Ω.(4)根據(jù)Rx＝ρeq\f(l,S)得金屬絲的電阻率ρ＝eq\f(RxS,l)＝eq\f(πRxd2,4l)＝eq\f(3.14×4.4×0.398×10－32,4×0.5)Ω·m≈1.09×10－6Ω·m，故選項(xiàng)C正確．例3某同學(xué)測(cè)量一段長(zhǎng)度已知的