高考物理复习冲刺专题33 物理学实验基础（实验部分）（解析版）

专题33物理学实验基础1．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的长度和直径，步骤如下：（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲，由图可知其长度为_____mm；（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为_____mm。【答案】50.156.700【解析】（1）[1]游标卡尺的主尺读数为50mm，游标尺读数为0.05×3mm=0.15mm所以最终读数为50mm+0.15mm=50.15mm（2）[2]螺旋测微器的固定刻度读数为6.5mm，可动刻度读数为0.01×20.0mm=0.200mm所以最终读数为6.5mm+0.200mm=6.700mm2．在“利用单摆测重力加速度”的实验中：（1）测得摆线长l0，小球直径D，小球完成n次全振动的时间为t，则实验测得的重力加速度的表达式g=___（2）实验中如果重力加速度的测量值偏大，其可能的原因是（_____）A．把摆线的长度l0当成了摆长B．摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆线变长C．测量周期时，误将摆球（n-l）次全振动的时间t记成了n次全振动的时间D．摆球的质量过大（3）如图所示，停表读数为___s．（4）同学因为粗心忘记测量摆球直径，实验中将悬点到小球下端的距离作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出图象，如图所示．则该小球的直径是___cm(保留一位小数)；实验测得当地重力加速度大小是___m/s2(取三位有效数字)．【答案】C99.8s1.29.86【解析】（1）［1］单摆的周期，摆长，根据可得重力加速度的表达式g＝（2）［2］A.若把摆线的长度当成了摆长，计算时摆长将变短，根据重力加速度的表达式知，重力加速度的测量值将偏小；故A错误；B.摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆长变大，则单摆的周期变大，而计算时仍采用原摆长l，由g=知，则重力加速度的测量值将偏小，故B错误；C.测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间t记成了n次全振动的时间，则算得的周期变小，重力加速度的测量值将偏大；故C正确D.摆球的质量过大不影响单摆的周期，则算得的重力加速度不受影响；故D错误．（3）［3］停表的长针是秒针，转一周是30s．因为机械表采用的齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间，所以不能估读出比0.1s更短的时间，位于表上部中间的小圆圈里面的短针是分针，表针走一周是15min，每一小格为0.5min．由图知，短针读数为1.5min，长针读数为9.8s，所以停表的读数为99.8s．（4）［4］由单摆的周期T=2可知l=+根据图象与纵轴的截距知=0.6cm，则该小球的直径D=1.2cm．［5］图象的斜率k=，实验测得当地重力加速度大小g=42k=42m/s2=9.86m/s23．国标规定自来水在时电阻率应大于．某同学利用图甲电路测量自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞活塞电阻可忽略，右活塞固定，左活塞可自由移动，实验器材还有：电源电动势约为3V，内阻可忽略，电压表量程为3V，内阻很大，电压表量程为3V，内阻很大，定值电阻阻值），定值电阻（阻值），电阻箱R(最大阻值9999Ω)，单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺，实验步骤如下：A．用游标卡尺测量玻璃管的内径dB．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度LC．把S拨到1位置，记录电压表示数D．把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表示数与电压表示数相同，记录电阻箱的阻值RE.改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值RF.断开S，整理好器材（1）测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙，则______mm；（2）玻璃管内水柱的电阻的表达式为Rx______用R1、R2、R表示；（3）利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图丙所示的图象，则坐标轴的物理量分别为______；（4）本实验中若电压表内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将______填“偏大”、“不变”或“偏小”．【答案】30.00纵坐标应该表示电阻箱阻值R，横坐标应该表示对应水柱长度的偏大【解析】［1］游标卡尺的主尺读数为3.0cm=30mm，20分度游标尺上第0个刻度和主尺上刻度对齐，所以最终读数为30.00mm；［2］设把S拨到1位置时，电压表V1示数为U，则此时电路电流为，总电压当把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同也为U，则此时电路中的电流为，总电压由于两次总电压相等，都等于电源电动势E，可得，解得玻璃管内水柱的电阻的表达式［3］由电阻定律电阻箱阻值R=所以纵坐标应该表示电阻箱阻值R，横坐标应该表示对应水柱长度的；［4］若电压表V2内阻不是很大，则把S拨到2位置时，此时电路电流大于，实际总电压将大于=+U所以测量的将偏大，因此自来水电阻率测量结果将偏大．4．的直径和高度，测量结果如图甲和乙所示．该工件的直径为________cm，高度为________mm.【答案】1.2206.860(6.858～6.862均正确)【解析】第一空.游标卡尺的主尺读数为1.2cm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为4×0.05mm＝0.20mm＝0.020cm，所以最终读数为：1.2cm＋0.020cm＝1.220cm.第二空.螺旋测微器的固定刻度为6.5mm，可动刻度为36.0×0.01mm＝0.360mm，所以最终读数为6.5mm＋0.360mm＝6.860mm.5．某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到F靠近小球，再转动________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数(填仪器部件字母符号)．正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是_______________mm.【答案】DHG6.700【解析】第一空、第二空、第三空.用螺旋测微器测小球直径时，先转动粗调旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮G使F固定后读数．第四空.读数为6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm.6．完成以下读数：用多用表测量电流、电压或电阻时，表盘指针的位置如图所示．（1）如果选择开关指在“ｖ—2.5”位置时，测量结果为_______；（2）如果选择开关指在“ｍＡ—10”位置时，测量结果为______；（3）如果选择开关指在“Ω×100”位置时，测量结果为_______．（4）螺旋测微器的读数_______________mm（5）游标卡尺的读数_____________mm【答案】0.85V3.4mA2.8kΩ5.034mm42.45mm【解析】（1）如果选择开关指在“ｖ—2.5”位置时，则中间刻度中最小刻度为0.05V，则此时电表的读数为（2）如果选择开关指在“ｍＡ—10”位置时，则中间刻度中最小刻度为0.2mA,则此时电表的读数为（3）如果选择开关指在“Ω×100”位置时，测量结果为（4）螺旋测微器的读数为（5）游标卡尺的读数为：7．(1)某同学用游标卡尺测量圆形管内径时的测量结果如图甲所示，则该圆形钢管的内径是______mm.如图乙所示是某次用千分尺测量时的情况，读数为_________mm．(2)图甲所示的电流表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是___A；如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示_____V，图中指针的示数为______V．【答案】40.45mm0.700mm0.02A0.44A0.1V1.70V【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为40mm，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：；螺旋测微器的固定刻度为0.5mm，可动刻度为，所以最终读数为：；(2)电流表使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，指针的示数为0.44A；电压表使用较小量程时，量程为3V，每小格表示0.1V，指针示数为1.70V；8．某实验小组在“测定金属丝电阻率”的实验过程中：(1)正确操作获得金属丝的直径以及电压表的读数如图所示，则它们的读数依次是___mm、____V．(2)如图是测量电阻丝阻值的原理图，根据原理图在如图所示的实物图中画出连线________．(3)利用上面的电路图测出的电阻值比真实值_____(填“偏大”或“偏小”），这种误差叫作系统误差．(4)若调节滑动变阻器，通过多次测量求平均值的方法得到电阻丝的阻值为R，请写出求电阻丝的电阻率的表达式为____(L、d分别表示电阻丝长度、直径，结果用已知字母表示)．【答案】1．7002.25偏小【解析】（1）螺旋测微器读数为，电压表读数为；（2）根据原理图在如图所示的实物图中画出连线如图所示：（3）此时电阻的测量值实际上电阻和电压表内阻并联的总阻值，小于电阻的真实值．（4）由电阻定律可知，电阻丝电阻，则电阻率．9．（1）如图所示，螺旋测微器的读数为_____mm，游标卡尺的读数为____mm；（2）电压表接0~3V量程，电压表的读数为_______V；（3）电流表接0~0.6A量程，电流表的读数为______A。【答案】6.124mm(±0.02mm)50.90mm2.15V

0.16A【解析】（1）[1]螺旋测微器的读数为6mm+0.01mm×12.4=6.124mm；[2]游标卡尺的读数为5cm×10+0.05mm×18=50.90mm；（2）[3]电压表接0-3V量程，电压表读数2.15V；（3）[4]电流表接0-0.6A量程，电流表读数为0.16A。10．(1)用螺旋测微器(千分尺)测小球直径时，示数如图甲所示，这时读出的数值是___________mm；用游标卡尺（卡尺的游标有20等分）测量一支铅笔的长度，测量结果如图乙所示，由此可知铅笔的长度是________cm．（2）利用闪光照相研究平抛运动的示意图．小球A由斜槽滚下，从桌边缘水平抛出，当它恰好离开桌边缘时，小球B也同时下落，闪光频率为10Hz的闪光器拍摄的照片中B球有四个像，像间距离已在图中标出，单位为cm，如图所示，两球恰在位置4相碰．则A球离开桌面时的速度___________．（取g=10m/s2）（3）如图所示，质量不同的两个物体A和B，用跨过定滑轮的细绳相连．开始时B放在水平桌面上，A离地面有一定的高度，从静止开始释放让它们运动，在运动过程中B始终碰不到滑轮，A着地后不反弹．滑轮与轴处摩擦不计，绳子和滑轮质量不计．用此装置可测出B物体与水平桌面间的动摩擦因数μ．①在本实验中需要用到的测量工具是__________________；需要测量的物理量是______________（物理量需用字母表示）．②动摩擦因数的表达式为μ=_______________________．【答案】8.473;10.060;1m/s;天平，刻度尺;A距地面的高度h，B在桌面上滑行的总距离s，A、B的质量;;【解析】（1）螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为0.01×47.30mm=0.473mm，所以最终读数为：8mm+0.473mm=8.473mm，由于需要估读因此在范围8.472mm～8.474mm范围内都对；游标卡尺的固定刻度读数为10cm，游标读数为0.05×12mm=0.60mm=0.060cm，所以最终读数为：10cm+0.060cm=10.060cm；

（2）相邻两个球间的时间间隔T=1/f=1/10s＝0.1s，两球相遇经历的时间等于B球自由落体运动的时间，t=3T=0.3s．因为水平方向上做匀速直线运动，有x=v0t．则初速度；

（3）设A距地面的高度h，B在桌面上滑行的总距离s，A、B的质量mA、mB

从开始释放让它们运动，到A着地，根据系统能量守恒得：

mAgh=μmBgh+（mA+mB）v2①

从A着地到B停在桌面上，根据能量守恒得：mBv2=μmBg（s-h）

②

由①②解得：．11．某同学现要利用气垫导轨来研究匀变速直线运动规律，其实验装置如图甲所示，其实验步骤如下：①用游标卡尺测出挡光片的宽度d。按图甲安装好器材，并调节好气垫导轨，使气垫导轨处于水平位置。然后用跨过轻质定滑轮的轻绳一端与钩码相连，另一端与滑块相连，再将滑块置于气垫导轨的左端，并用手按住滑块不动；②调整轻质滑轮，使轻绳处于水平位置；从气垫导