方法02 测量工具的读数和使用---2023高考物理实验题方法总结和训练（解析版）

这是一份方法02 测量工具的读数和使用---2023高考物理实验题方法总结和训练（解析版），共24页。试卷主要包含了，开关S，导线若干，所示，是细丝II的衍射图样等内容，欢迎下载使用。

高考真题之测量工具
1．（2022·全国乙卷·T23）一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为，内阻很大），电流表A（量程为，内阻为），电源E（电动势约为，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选或），定值电阻（阻值可选或），开关S，导线若干。
（1）略
（2）略
（3）测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流麦的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时两端的电压为______V，流过的电流为_____，此组数据得到的的阻值为______（保留3位有效数字）。
【答案】 ③. ④. ⑤. ⑥.
【解析】（3）[4]电压表每小格表示，向后估读一位，即；
[5]电流表每小格表示，本位估读，即，电流表量程扩大倍，所以通过的电流为；
[6]根据欧姆定律可知
2．（2022·浙江6月卷·T18）（1）探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压变化。
②图3所示电压表的示数为_______ V。
【答案】 ②.
【解析】[2]依题意，所示电压表的示数为1.50V，考虑到偶然误差也可；
2．（2010·安徽省高考真题）（1）在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图1所示，读数为__________________mm．
（2）在用单摆测定重力加速度实验中，用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径，示数如图2所示，读数为__________________cm．
【答案】0.617（0.616—0.619） 0.675
【解析】（1）螺旋测微器的固定刻度为0.5mm，可动刻度为11.7×0.01mm=0.117mm，所以最终读数为0.5mm+0.117mm=0.617mm；
（2）游标卡尺的主尺读数为：6mm，游标尺上第14个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为15×0.05mm=0.75mm，所以最终读数为：6mm+0.75mm=6.75mm=0.675cm．
3．（2011·天津高考真题）⑵用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示．该金属丝的直径是 mm．
【答案】（2）1.704-1.708
【解析】（2）注意副尺一定要有估读．读数为1.5+20.6×0.01mm=1.706mm．因为个人情况不同，估读不一定一致，本题读数1.704-1.708都算正确．
4．（2009·海南省高考真题）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，读出图中的示数，该金属圆片的直径的测量值为 cm，厚度的测量值为 mm
【答案】1.240 ， 1.682 （或1.683）
【解析】游标卡尺的主尺读数为12mm，游标读数为8×0.05mm=0.40mm，所以最终读数为：
螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm，可动刻度读数为：
所以最终读数为：
5．（2017·海南省高考真题）某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如图（a）和图（b）所示．
由图可读出，圆管内壁的直径为________cm，圆管外壁的直径为________cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积．
【答案】2.23 2.99
【解析】图a中游标卡尺的主尺读数为，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为，所以最终读数为；
图b中游标卡尺的主尺读数为，游标尺上第9个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为，所以最终读数为
故答案
6．（2012·广东省高考真题）某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻．
①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图(a)和图(b)所示，长度为_____cm，直径为_____mm．
【答案】①5.01 5.315
【解析】①根据游标卡尺读数规则，主尺读数为5cm，游标尺读数为0.05×3mm，长度为5.015cm，根据螺旋测微器的读数规则，主尺读数为5mm，可动刻度为31.0×0.01mm，所以直径为5.310mm．
7．（2008·全国高考真题）（1）某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，测微器的示数如图所示，该铜丝的直径为__________mm．
【答案】（1）4.593 (4.592到4.594均可)
【解析】略
8．（2011·天津高考真题）
（2）用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示．该金属丝的直径是 mm．
【答案】
【解析】考点：实验中常用仪器及其正确操作方法．
（2）螺旋测微器的固定刻度最小分度为1mm，可动刻度最小分度为0.01mm，由固定刻度读出整毫米数，可动刻度读出毫米的小数部分．
解：（2）螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm，可动刻度要有估读，读数为20.6×0.01mm=0.206mm．本题读数为1.5mm+0.206mm=1.706mm．
9．（2018·浙江省高考真题）（1）细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝I和细丝II，在光屏上形成的衍射图样如图中a和b所示，已知细丝I的直径为0.605mm，现用螺旋测微器测量细丝II的直径，如图所示，细丝II的直径为_________mm．图中的_____（填“a”或“b”）是细丝II的衍射图样．
【答案】0.996~1.000 a
【解析】（1）根据图示读数可知细丝II的直径为0.999mm；单缝衍射，单缝越宽，衍射效果越不明显，条纹间距越小，所以是图a是直径更大的细丝的衍射图样；
10．（2018·全国期末）某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作，请判断是否恰当（填 “是”或“否”）．
①把单摆从平衡位置拉开约5°释放；____________
②在摆球经过最低点时启动秒表计时；____________
③把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期．____________
该同学改进测量方法后，得到的部分测量数据见表．用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数见图1.该球的直径为____________mm．根据表中数据可以初步判断单摆周期随___________的增大而增大．
【答案】是 是 否 20.683(20.683-20.687) 摆长
【解析】第一空：单摆作简谐运动要求摆角小，单摆从平衡位置拉开约5°释放满足此条件；
第二空：因为最低点位置固定、容易观察，所以在最低点启动秒表计时；
第三空：摆球一次全振动的时间太短、不易读准、误差大，应测多个周期的时间求平均值；
第四空：螺旋测微器的读数为20.5mm+18.3×0.01mm=20.683mm
第五空：表中数据可以初步判断单摆周期随摆长的增大而增大．
11．（2019·天津高考真题）现测定长金属丝的电阻率．
①某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是______．
【答案】（均可）
【解析】根据螺旋测微器的读数法则可知读数为
12．（2012·北京高考真题）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待侧金属丝接入电路部分的长度约为50cm．
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为____mm（该值接近多次测量的平均值）

【答案】0.398(0.395~0.399)
【解析】（1）由图知螺旋测微器的主尺读数是0mm，可动刻度读数是39.8ⅹ0.01mm= 0.398mm(0.395~0.399)，所以直径D=0.398mm.
13．（2014·江苏省高考真题）某同学通过实验测量一种合金的电阻率．
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图1所示的部件__________(选填“A”，“B”，“C”或“D”)．从图中的示数可读出合金丝的直径为________ mm.
【答案】B 0.410
【解析】（1）[1]为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先转动锁紧手柄部件B，
[2]合金丝的直径为0.0mm＋0.41mm＋0.000mm＝0.410mm
【点睛】本问题主要考查了基本仪器的使用
14．（2019·江苏省高考真题）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：
（1）螺旋测微器如题1图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_____（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏．
【答案】C
【解析】(1)在测量时，为了不损坏被测物体，最后也改用微调方旋钮即C，直到听见“喀喀”的响声；
15．（2012·山东省高考真题）在测量金属丝电阻率的试验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：（阻值约，额定电流约）；
电压表：（量程，内阻约）；
电流表：（量程，内阻约）；
（量程，内阻约）；
电源：（电动势3V，内阻不计）
（电动势12V，内阻不计）
滑动变阻器：（最大阻值约）
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_________mm．
【答案】1.773
【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，其示数为：1．5mm+27．5×0．01mm=1．775mm；
16．（2009·宁夏回族自治区高考真题）某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d，示数如图。由图可读出l=_________cm，d=__________mm.
【答案】2.25 6.860
【解析】游标卡尺的读数x=22mm+0.1mm×5=22.5mm=2.25cm；
螺旋测微器的读数y=6.5mm+0.01mm×36.0=6.860mm。
17．（2018·浙江省高考真题）小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图1所示，悬挂在O点的单摆由长为l的细线和直径为d的小球A组成，小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞，碰后小球A继续摆动，小球B做平抛运动．
（1）小明用游标卡尺测小球A直径如图2所示，则d=_______mm．又测得了小球A质量m1，细线长度l，碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平抛运动的水平位移x、竖直下落高度h．为完成实验，还需要测量的物理量有：______________________．
【答案】14.40； 小球B质量m2,碰后小球A摆动的最大角 ；
【解析】游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数；根据球A摆动过程中机械能守恒来分析球A的速度，根据平抛运动规律来分析球B的速度，从而确定要测量的物理量；两球粘在一起后球的重心发生变化，据此判断摆长的变化，从而判断周期的变化；
（1）球的直径为d=14mm+×8mm=14.40mm；
根据机械能守恒定律可得碰撞前瞬间球A的速度（），碰撞后仍可根据机械能守恒定律计算小球A的速度，所以需要小球A碰后摆动的最大角；小球B碰撞后做平抛运动，根据根据平抛运动规律可得小球B的速度，要求B的动量所以需要测量小球B的质量；
18．（2013·安徽省高考真题）根据单摆周期公式，可以通过实验测量当地的重力加速度．如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆．
（1）用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图2所示，读数为______mm．
【答案】18.6
【解析】（1）游标卡尺的读数方法是先读出主尺上的刻度，大小：18mm，再看游标尺上的哪一刻度与固定的刻度对齐：第6刻度与上方刻度对齐，读数：0．1×6=0．6mm，总读数：L=18+0．6=18．6mm．
19．（2009·江苏省高考真题）有一根圆台状均匀质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关．他进行了如下实验：

（1）用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L．图乙中游标卡尺（游标尺上有20个等分刻度）的读数L=________cm.
【答案】9.940
【解析】(1)首先确定游标卡尺的精度为20分度，即为0.05 mm，然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00 mm，注意小数点后的有效数字要与精度一样，再从游标尺上找出对的最齐一根刻线，精度×格数＝0.05×8 mm＝0.40 mm，最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，99.00 mm＋0.40 mm＝99.40 mm＝9.940 cm.
20．（2013·全国高考真题）图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.
实验步骤如下：
①用天平测量物块和遮光片的总质量M，重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；
②调整轻滑轮，使细线水平；
③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△tA和△tB,求出加速度a；
④多次重复步骤③，求a的平均；
⑤根据上述实验数据求出动擦因数μ.
回答下列为题：
(1)测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示如图(b)所示;其读数为_________cm.
【答案】0.960
【解析】第一空.由图(b)所示游标卡尺可知，主尺示数为0.9cm，游标尺示数为12×0.05mm=0.60mm=0.060cm，则游标卡尺示数为0.9cm+0.060cm=0.960cm．
21．（2008·四川省高考真题）一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动．盘边缘上固定一竖直的挡光片．盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图a所示．图b为光电数字计时器的示意图．光源A中射出的光可照到B中的接收器上．若A、B间的光路被遮断，显示器C上可显示出光线被遮住的时间．挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图c所示．圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图d所示．由图可知，
(1) 挡光片的宽度是多少？
(2)圆盘的直径为多少？
【答案】(1)10.244mm；(2)24.220cm；
【解析】(1) 由螺旋测微器与游标卡尺的读数规则可得两者的读数．

(2)．
22．（2011·福建省高考真题）（1）某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中：
①用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为 cm．
【答案】（1）①0.97(0.96~0.98)
【解析】（1）①游标卡尺读数为：9mm+7×0.1mm=9.7mm=0.97cm
23．（2010·海南省高考真题）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图1所示：
(1)实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平.
②用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图2所示，由此读为l=_____mm.
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=_____cm.
【答案】9.30 60.00(59.96～60.04)
【解析】第一空.该游标卡尺的精确度为0.05mm，主尺读数为9mm，副尺读数为0.05mm×6=0.30mm，故遮光条的宽度l=9mm+0.05mm×6=9.30mm.
第二空.刻度尺的精确度为1mm，估读到0.1mm，则两光电门中心之间的距离s=80.00cm-20.00cm=60.00cm(59.96～60.04).
24．某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示）的纸贴在水平桌面上，如图（a）所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．
（1）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图（b）所示，F的大小为________N．
【答案】4.0N
【解析】（1）由图（b）可得每大格之间有5个小格，所以弹簧测力计的最小分度为 ，故可读出弹簧测力计读数为．
25．（2020·全国高三专题练习）如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针．
现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________cm.当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)．
【答案】3.775cm; 53.7N/m
【解析】本题主要考查游标卡尺的读数，弹簧劲度系数的测量、胡克定律及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用教材上游标卡尺的使用和探究弹簧的伸长与形变量的关系实验知识的能力．
实验所用的游标卡尺精度为0.05mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，图（b）所示的游标卡尺读数为3.7cm+15×0.05mm=3.7cm+0.075cm=3.775cm．
托盘中放有质量为m=0.100kg的砝码时，弹簧受到的拉力F=mg=0.100×9.8N=0.980N，弹簧伸长x=3.775cm-1.950cm=1.825cm=0.01825m，根据胡克定律，F=kx，解得此弹簧的劲度系数k=F/x=53.7N/m．
【点睛】
解答此题常见错误主要有：一是游标卡尺读数误差，或单位搞错导致错写成37.70；二是把重力加速度按照习惯用g=10m/s2代入计算导致错误；三是考虑采用图象法处理实验数据计算劲度系数耽误时间．
26．（2007·广东省高考真题）实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10-8Ωm．课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度．他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等．
（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第②步操作）
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“×1”；
②________________________________________________________________；
③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图所示．
（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图（b）的A、B、C、D四个电路中选择_________电路来测量金属丝电阻；
（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图所示，金属丝的直径为______mm；
（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_________m．（结果保留两位有效数字）
（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流表始终无示数．请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据．（只需写出简要步骤）
_________________________________________________________________________
【答案】（1）将红、黑表笔接触，旋转“调零电阻”，使指针指在0Ω处．（2）D．（3）0.260．（4）12．（5）选用多用电表的直流电压档，取适当的电压量程，检查电源的输出电压，若读数为零，则说明电源断路或没有电了．选用多用电表的欧姆档，断开电源，将红黑表笔逐个接触其它元件的两端，检查导通情况．若电阻无穷大，则说明该元件断路．
【解析】（1）使用多用电表测量电阻，必须先调零，即将红、黑表笔接触，旋转“调零电阻”，使指针指在0Ω处．
（2）根据题目要求，电压范围较大，就选用滑动变阻器与电源并联方式．根据多用电表的读数，可知线圈总电阻较小，与安培表的内阻接近，就选用安培表外接法，综合上所述选出D图．
（3）千分尺的最小刻度为0.01mm，即每一小格为0.01mm，现在有26小格，主尺上0.5mm刻度线没有露出来，所以取0.260mm，千分尺需要估读到下一位．
（4）根据电阻定律公式 ，将数据代入，可求出l=12m．
（5）选用多用电表的直流电压档，取适当的电压量程，检查电源的输出电压，若读数为零，则说明电源断路或没有电了．选用多用电表的欧姆档，断开电源，将红黑表笔逐个接触其它元件的两端，检查导通情况．若电阻无穷大，则说明该元件断路．
【点睛】
樊守青本题属于中档实验题．较好地考察了实验仪器的使用，体现了新课标的实用的精神．特别是最后一问，相当好，更加突出了学以致用，这是实验题改革的方向．
27．（2019·全国高考真题）某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100uA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50uA刻度．可选用的器材还有：定值电阻R0（阻值14kΩ），滑动变阻器R1（最大阻值1500Ω），滑动变阻器R2（最大阻值500Ω），电阻箱（0~99999.9Ω），干电池（E=1.5V，r=1.5Ω），红、黑表笔和导线若干．
（1）欧姆表设计
将图（a）中的实物连线组成欧姆表．（__________）欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为____Ω：滑动变阻器选____（填“R1”或“R2”）．
（2）刻度欧姆表表盘
通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示．表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为____、____．
（3）校准
红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向___kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量．若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为_______Ω．
【答案】 900 R1 45 5 0 35000.0
【解析】（1）连线如图：
根据欧姆表的改装原理，当电流计满偏时，则，解得R=900Ω；为了滑动变阻器的安全，则滑动变阻器选择R1；
（2）在a处， ，解得Rxa=45kΩ；在b处，则，解得Rxb=5kΩ；
（3）校准：红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指到0 kΩ处；由图可知，电阻箱接入的电阻为：R=35000.0Ω．