2024高考物理大一轮复习题库 专题强化十二 测量仪器的使用和读数问题

专题强化十二　测量仪器的使用和读数问题

题型一　游标卡尺的使用和读数

1．构造：主尺，游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺(如图1所示)。

图1

2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。

3．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。

不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：

4.读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标尺上的刻度线数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。

5．几点注意

(1)看清精确度

例如(图2)

图2

易错成11 mm＋4×0.1 mm＝11.40 mm

正确的应为11.4 mm，游标卡尺读数不需要估读，后面不能随意加零或去零。

例如(图3)

图3

易错成10 mm＋12×0.05 mm＝10.6 mm，正确读数为10.60 mm。

(2)主尺上的单位应为厘米

主尺上标识的1、2、3等数字通常是以厘米为单位的，读数时应将毫米和厘米分清，主尺上的最小刻度是1 mm。例如(图4)

图4

易错成5 mm＋4×0.05 mm＝5.20 mm

正确的应为50 mm＋4×0.05 mm

＝50.20 mm。

(3)区分游标尺零刻度线与游标尺最前端。例如(图5)

图5

易错成13 mm＋10×0.05 mm＝13.50 mm

正确读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm。

【例1 某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图6甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm。

图6

答案　60.10　4.20

解析　刻度尺的分度值为1 mm，要估读到0.1 mm。

游标卡尺读数为4 mm＋10×0.02 mm＝4.20 mm。

【针对训练1 如图7所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为______mm，______mm，________mm。

图7

答案　17.7　23.85　3.18

解析　图甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1 mm＝0.7 mm，最后结果是17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm。

图乙读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05 mm＝0.85 mm，最后结果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm。

图丙读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02 mm＝0.18 mm，最后结果是3 mm＋0.18 mm＝3.18 mm。

题型二　螺旋测微器的使用和读数

1．构造：如图8所示，B为固定刻度，E为可动刻度。

图8

2．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

3．读数：测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01 (mm)。

如图9所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为2．0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。

图9

【例2 (2021·河南洛阳市统考)在练习使用游标卡尺和螺旋测微器的实验中，测量一枚1元硬币的直径和厚度，如图10所示。

图10

(1)用游标卡尺测量其直径，如图11所示，直径是________mm；

(2)用螺旋测微器测量其厚度，如图12所示，厚度是________mm。

答案　(1)25.00　(2)1.850

解析　(1)用游标卡尺测量其直径是25 mm＋0×0.05 mm＝25.00 mm；

(2)用螺旋测微器测量其厚度是1.5 mm＋35.0×0.01 mm＝1.850 mm。

【针对训练2 (2021·天津红桥区第二次质量调查)图13中50分度游标卡尺和螺旋测微器的读数分别为______mm和______mm。

图13

答案　10.52　10.295

解析　游标卡尺主尺部分读数为10 mm，游标尺上第26刻度线与主尺刻度线对齐，精确度为0.02 mm，故总的读数为10 mm＋26×0.02 mm＝10.52 mm

螺旋测微器固定部分读数为10 mm，可动刻度读数为29.5×0.01 mm＝0.295 mm

所以总的读数为10 mm＋0.295 mm＝10.295 mm。

题型三　电压表、电流表和电阻箱的读数

1．0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。

2．对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，这时要求“格估读”，即读到0.1 V。

3．对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A。

【例3 (1)如图14甲所示，当电流表使用的量程为0～0.6 A时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针所指位置的示数为________A；当电流表使用的量程为0～3 A时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针所指位置的示数为________A。

图14

(2)如图乙所示，当电压表使用的量程为0～3 V时，每一小格代表______V，图中表针所指位置的示数为______V；当电压表使用的量程为0～15 V时，则表盘刻度每一小格代表______V，图中表针所指位置的示数为______V。

答案　(1)0.02　0.36　0.1　1.80

(2)0.1　2.10　0.5　10.5

解析　(1)当电流表使用0～0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格代表0.02 A，表针所指位置的示数为0.36 A；当电流表使用0～3 A量程时，每一小格代表0.1 A，表针所指位置的示数为1.80 A。

(2)当电压表使用0～3 V量程时，每一小格代表0.1 V，表针所指位置的示数为

2.10 V；当电压表使用0～15 V量程时，每一小格代表0.5 V，表针所指位置的示数为10.5 V。

【针对训练3 旋钮式电阻箱如图15所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为______Ω。今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是______________________________。若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为________________。

图15

答案　1 987　将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0　0～19 998 Ω

解析　电阻为1 987 Ω。最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω＝19 998 Ω。故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为0～19 998 Ω。

题型四　多用电表的读数

【例4 某实验小组做“测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率”实验。

先用螺旋测微器测其直径，如图16甲所示，其直径为__________ mm；再用游标卡尺测其长度，如图乙所示，其长度为________ cm；最后用多用表粗测其电阻，如图丙所示，其电阻为__________ Ω。

图16

答案　1.845(1.843～1.847均可)　4.225　6

解析　螺旋测微器测其直径为1.5 mm＋34.5×0.01 mm＝1.845 mm；游标卡尺测长度为42 mm＋5×0.05 mm＝42.25 mm＝4.225 cm；多用电表测其电阻R＝6×1 Ω＝6 Ω。

1．(1)如图17甲所示，螺旋测微器的读数为__________mm。

(2)如图乙所示，游标卡尺的读数为______mm。

图17

答案　(1)8.470(8.469～8.471均可)  (2)20.60

解析　(1)螺旋测微器的固定刻度为8.0 mm，可动刻度为47.0×0.01 mm＝

0.470 mm，所以最终读数为8.0 mm＋0.470 mm＝8.470 mm，由于需要估读，最后的结果可以在8.469～8.471之间。

(2)游标卡尺游标为20分度，总长度为19 mm，故每一小格为＝0.95 mm，由图可知，主尺上32 mm与游标的第12个格对齐，故测量长度为32 mm－12×0.95 mm＝20.60 mm。

2．用刻度尺和螺旋测微器分别测量金属丝的长度和直径，某次测量结果如图18所示，在此次测量中该金属丝的长度为__________ cm，直径为__________ mm。

甲

乙

图18

答案　49.40(49.37～49.41)

0．385(0.384～0.386)

3．(1)如图19甲所示是学生实验用的两个量程的电流表的刻度盘，当用量程为0.6 A的“＋”和“－”接线柱时，能测的最大电流是______ A，对应刻度盘上每一小格代表________ A；图中表针示数为________ A；当使用量程为3 A 的电流表的“＋”和“－”两个接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表________ A，图中表针示数为________  A。

图19

(2)图乙为学生实验用的有两个量程的电压表刻度盘。当使用较小量程时，测量电压最大值不得超过______ V，每小格表示______ V，图中指针示数为________ V；若使用的是较大量程，则表盘刻度每小格表示________ V，图中指针示数为__________ V。

答案　(1)0.60　0.02　0.34　0.1　1.70　(2)3.00　0.1　2.20　0.5　11.0

4．用多用电表粗测金属棒的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用__________挡(填“×1”或“×100”)，换挡并进行一系列正确操作后，指针静止时如图20所示，则金属棒的阻值约为________Ω。

图20

答案　×1　10

解析　用多用电表粗测金属棒的阻值时，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，示数偏小，要增大示数，则要倍率减小换成“×1”的倍率；如图可知，粗测电阻为10 Ω。