2025高考物理步步高同步练习必修3第十一章 实验1　长度的测量及测量工具的选用含答案

2025高考物理步步高同步练习必修3第十一章3实验：导体电阻率的测量实验1长度的测量及测量工具的选用[学习目标]1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法.2.掌握电流表、电压表的读数方法．一、游标卡尺的原理及读数1．构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图所示)2．原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度．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1mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度1mm与每小格的差值精确度(可精确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm3.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．4．读数若用x表示由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的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm.5．注意事项(1)游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不需要估读，但读数要注意最小精确度所在的位数，如果读数最后一位是零，该零不能去掉．(2)读数时，要注意游标尺第几条刻度线(不含零刻度线)与主尺对齐．例1如图甲为一游标卡尺的结构示意图．当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的______(选填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为______mm.答案A11.25解析由游标卡尺的结构原理可知，测内径应该用游标卡尺的内测量爪，故选填A；游标卡针对训练1如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的读数依次为__________mm、__________mm、__________mm.答案17.223.2510.38＋0.2mm＝17.2mm，乙图读数：整毫米数是23mm，不足1毫米数是5×0.05mm＝0.25mm，最后读数是23mm＋0.25mm＝23.25mm，丙图读数：整毫米数是10mm，不足1毫米数是19×0.02mm＝0.38mm，最后读数是10mm＋0.38mm＝10.38mm.二、螺旋测微器的原理及读数1．构造如图所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上．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0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进3．读数方法L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×0.01mm.4．注意事项(1)读数时准确到0.01mm，要估读到0.001mm，测量结果若用毫米做单位，则小数点后面必须保留三位．(2)读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出．例2某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示．图甲所示读数为__________mm，图乙所示读数为__________mm，所测金属板的厚度为____________mm.答案0.010(0.009或0.011)6.870(6.869或6.871)6.860(第二空中数据减第一空中数据的差值均可)针对训练2读出图中给出的螺旋测微器的示数．甲：______mm，乙：______mm，丙：________mm.答案3.5503.2040.850三、电压表、电流表的读数1．0～3V量程的电压表和0～3A量程的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1V和0.1A，读到0.1的下一位，即读到小数点后面两位．2．对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.3．对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，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0.01A.例3如图为电流表和电压表的刻度盘．(1)图甲使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_________A，图中表针的示数是_________A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A.(2)图乙使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为______V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示______V，图中表针示数为______V.答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5针对训练3请完成下列各表的读数，把答案填在图下的横线上．(1)量程为0～3V和0～3A的电表．读数________读数________(2)量程为0～15V的电压表读数．读数________读数________读数________(3)量程为0～0.6A的电流表读数．读数________读数________读数________读数________答案(1)0.90V1.90A(2)10.0V10.5V10.2V(或10.3V)(3)0.40A0.50A0.22A0.52A1.(2022·江苏高二学业考试)某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图，则读数为________mm.答案0.900解析由主尺上读出0.5mm，可动刻度读数为40.0×0.01mm，两者和为：0.900mm.2．(2022·邯郸一中高二学业考试)某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：用游标为20分度的游标卡尺测量其长度如图所示，由图可知其长度L＝________mm.答案50.15解析根据题意可知，游标尺为20分度，由题图可知，游标第3个小格与主尺对齐，则其长度为L＝50mm＋0.05×3mm＝50.15mm.3．(2022·绵阳南山中学高二开学考试)在某实验室中，甲同学用螺旋测微器测一金属丝直径时，仪器刻度的位置如图甲所示，则金属丝直径为________mm；该同学又用游标卡尺测一金属球直径时，仪器刻度的位置如图乙所示，则金属球的直径为________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·福建南靖县第二中学高二开学考试)根据所学知识完成下面的读数：(1)在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，读数为________mm.(2)用20分度的游标卡尺测量摆球的直径，示数如图乙所示读数为________cm.答案(1)0.265(2)0.670解析(1)螺旋测微器的固定刻度为0.0mm，可动刻度为26.5×0.01mm＝0.265mm所以最终读数为0.0mm＋0.265mm＝0.265mm(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，所以游标尺读数为14×0.05mm＝0.70mm所以最终读数为6mm＋0.70mm＝6.70mm＝0.670cm.5．某同学准备测量一段电阻丝的长度和直径，实验操作如下：(1)用20分度的游标卡尺测量其长度，由图可知其长度为________mm；(2)用螺旋测微器测量其直径，由图可知其直径为________mm.答案(1)18.80(2)2.150解析(1)游标卡尺读数为18mm＋16×0.05mm＝18.80mm(2)螺旋测微器读数为2mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm6．(2022·广西百色高二期末)某同学在一次测电阻率的实验中，用一根长为L的导体进行试验，测得电流表(量程3A)、电压表(量程15V)及导体长度示数分别如图所示，则电流表的示数为I＝________A，电压表的示数为U＝________V，游标卡尺的读数为________cm.答案2.3012.010.230解析电流表量程为0～3A，示数为2.30A.电压表量程为0～15A，示数为12.0V.游标卡尺的读数为L＝102mm＋6×0.05mm＝102.30mm＝10.230cm.7．(2022·河南温县第一高级中学高二开学考试)(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(1)6.122(6.121～6.124)50.85(2)2.15(2.14～2.16)(3)0.16解析(1)由题图所示螺旋测微器可知，其示数为6mm＋12.2×0.01mm＝6.122mm＝50.85mm(2)电压表量程为3V，由题图所示电压表可知，其分度值为0.1V，示数为2.15V；(3)电流表量程为0.6A，由题图所示表盘可知，其分度值为0.02A，示数为0.16A.8．电流表量程一般有两种：0～0.6A和0～3A；电压表量程一般有两种：0～3V和0～15V．如图所示：(1)接0～3V量程时读数为________V.(2)接0～15V量程时读数为________V.(3)接0～3A量程时读数为________A.(4)接0～0.6A量程时读数为________A.答案(1)1.90(2)9.5(3)0.85(4)0.179．读出图中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数，螺旋测微器的示数为____________mm，游标卡尺A的示数为__________cm，游标卡尺B的示数为__________cm.答案6.1254.1201.09510．图中50分度游标卡尺和螺旋测微器的读数分别为________mm和________mm.答案10.5410.294(10.293～10.295均可)解析游标卡尺读数：(10＋0.02×27)mm＝10.54mm；螺旋测微器读数：(10＋29.4×0.01)mm＝10.294mm.11．(1)新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”，使读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据．通常游标卡尺的刻度有10分度、20分度和50分度三种规格：新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份．如图甲就是一个“39mm等分成20份”的新式游标卡尺．用它测量某物体的厚度，示数如图甲所示，正确的读数是________cm.(2)如图乙所示的螺旋测微器，正确的读数是________cm.答案(1)3.030(2)0.5485(0.5483～0.5487都正确)解析(1)游标卡尺是利用差值读数原理设计的，20分度游标卡尺，游标尺的总长度为39mm，每小格为1.95mm，比主尺最小刻度的2倍小0.05mm，故精确度为0.05mm；游标卡尺读数＝固定刻度读数＋游标尺读数＝30mm＋0.05mm×6＝30.30mm＝3.030cm.(2)螺旋测微器固定刻度的示数为5mm，可动刻度的示数为48.5×0.01mm＝0.485mm，故螺旋测微器的示数为5mm＋0.485mm＝5.485mm＝0.5485cm.实验2金属丝电阻率的测量[学习目标]1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法.2.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法．一、实验思路设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径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)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率．二、物理量的测量1．电阻的测量根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R.2．电阻丝有效长度的测量用刻度尺测量电阻丝接入电路的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值．3．电阻丝直径的测量电阻丝比较细，所以我们采用累积的方法测量，或选取螺旋测微器或游标卡尺来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，取平均值d后，根据S＝eq\f(1,4)πd2计算出电阻丝的横截面积S.三、数据分析1．数据处理(1)公式法求电阻：测量多组电流、电压值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值．(2)图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的斜率求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点(3)计算导体的电阻率：将三个测量值代入公式ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)即可求电阻丝的电阻率．2．误差分析(1)电阻丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大．(2)电阻丝长度及电阻丝直径测量不准确．一、实验原理和操作例1在“测定金属丝的电阻率”的实验中：(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图所示，则该金属丝直径的测量值d＝____mm.(2)请根据如图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材连接起来，并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小．(3)若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ＝________.(用题目所给字母和通用数学符号表示)答案(1)0.384(0.383～0.385均可)(2)见解析图(3)eq\f(πUd2,4Il)解析(1)螺旋测微器固定刻度示数为零，可动刻度示数为38.4×0.01mm＝0.384mm，故d＝0.384mm.(2)接法如图所示．(3)根据欧姆定律有Rx＝eq\f(U,I)，又Rx＝ρeq\f(l,S)，S＝eq\f(πd2,4)，联立可得ρ＝eq\f(πUd2,4Il).二、实验数据处理例2在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测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)．(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(3V)、电流表、电压表、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干．某小组同学利用以上器材按照图正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520(3)这个小组的同学在坐标纸上建立U－I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线．由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω(保留两位有效数字)．(4)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________．(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均正确)(3)见解析图4.4(4.3～4.7均可)(4)C解析(1)螺旋测微器的读数为0＋39.8×0.01mm＝0.398mm.(3)图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，偏离较远的点应舍去，如图所示．图线的斜率表示金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx≈4.4Ω.(4)根据Rx＝ρeq\f(l,S)得金属丝的电阻率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，故选项C正确．例3某同学测量一段长度已知的