專題33物理學實驗基礎1．某同學要測量一均勻新材料制成的圓柱體的長度和直徑，步驟如下：（1）用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖甲，由圖可知其長度為_____mm；（2）用螺旋測微器測量其直徑如圖乙，由圖可知其直徑為_____mm。【答案】50.156.700【解析】（1）[1]游標卡尺的主尺讀數為50mm，游標尺讀數為0.05×3mm=0.15mm所以最終讀數為50mm+0.15mm=50.15mm（2）[2]螺旋測微器的固定刻度讀數為6.5mm，可動刻度讀數為0.01×20.0mm=0.200mm所以最終讀數為6.5mm+0.200mm=6.700mm2．在“利用單擺測重力加速度”的實驗中：（1）測得擺線長l0，小球直徑D，小球完成n次全振動的時間為t，則實驗測得的重力加速度的表達式g=___（2）實驗中如果重力加速度的測量值偏大，其可能的原因是（_____）A．把擺線的長度l0當成了擺長B．擺線上端未牢固地固定于O點，振動中出現松動，使擺線變長C．測量周期時，誤將擺球（n-l）次全振動的時間t記成了n次全振動的時間D．擺球的質量過大（3）如圖所示，停表讀數為___s．（4）同學因為粗心忘記測量擺球直徑，實驗中將懸點到小球下端的距離作為擺長l，測得多組周期T和l的數據，作出圖象，如圖所示．則該小球的直徑是___cm(保留一位小數)；實驗測得當地重力加速度大小是___m/s2(取三位有效數字)．【答案】C99.8s1.29.86【解析】（1）［1］單擺的周期，擺長，根據可得重力加速度的表達式g＝（2）［2］A.若把擺線的長度當成了擺長，計算時擺長將變短，根據重力加速度的表達式知，重力加速度的測量值將偏小；故A錯誤；B.擺線上端未牢固地固定于O點，振動中出現松動，使擺長變大，則單擺的周期變大，而計算時仍采用原擺長l，由g=知，則重力加速度的測量值將偏小，故B錯誤；C.測量周期時，誤將擺球（n-1）次全振動的時間t記成了n次全振動的時間，則算得的周期變小，重力加速度的測量值將偏大；故C正確D.擺球的質量過大不影響單擺的周期，則算得的重力加速度不受影響；故D錯誤．（3）［3］停表的長針是秒針，轉一周是30s．因為機械表采用的齒輪傳動，指針不可能停留在兩小格之間，所以不能估讀出比0.1s更短的時間，位于表上部中間的小圓圈里面的短針是分針，表針走一周是15min，每一小格為0.5min．由圖知，短針讀數為1.5min，長針讀數為9.8s，所以停表的讀數為99.8s．（4）［4］由單擺的周期T=2可知l=+根據圖象與縱軸的截距知=0.6cm，則該小球的直徑D=1.2cm．［5］圖象的斜率k=，實驗測得當地重力加速度大小g=42k=42m/s2=9.86m/s23．國標規定自來水在時電阻率應大于．某同學利用圖甲電路測量自來水的電阻率，其中內徑均勻的圓柱形玻璃管側壁連接一細管，細管上加有閥門K以控制管內自來水的水量，玻璃管兩端接有導電活塞活塞電阻可忽略，右活塞固定，左活塞可自由移動，實驗器材還有：電源電動勢約為3V，內阻可忽略，電壓表量程為3V，內阻很大，電壓表量程為3V，內阻很大，定值電阻阻值），定值電阻（阻值），電阻箱R(最大阻值9999Ω)，單刀雙擲開關S，導線若干，游標卡尺，刻度尺，實驗步驟如下：A．用游標卡尺測量玻璃管的內徑dB．向玻璃管內注滿自來水，并用刻度尺測量水柱長度LC．把S撥到1位置，記錄電壓表示數D．把S撥到2位置，調整電阻箱阻值，使電壓表示數與電壓表示數相同，記錄電阻箱的阻值RE.改變玻璃管內水柱長度，重復實驗步驟C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值RF.斷開S，整理好器材（1）測玻璃管內徑d時游標卡尺示數如圖乙，則______mm；（2）玻璃管內水柱的電阻的表達式為Rx______用R1、R2、R表示；（3）利用記錄的多組水柱長度L和對應的電阻箱阻值R的數據，繪制出如圖丙所示的圖象，則坐標軸的物理量分別為______；（4）本實驗中若電壓表內阻不是很大，則自來水電阻率測量結果將______填“偏大”、“不變”或“偏小”．【答案】30.00縱坐標應該表示電阻箱阻值R，橫坐標應該表示對應水柱長度的偏大【解析】［1］游標卡尺的主尺讀數為3.0cm=30mm，20分度游標尺上第0個刻度和主尺上刻度對齊，所以最終讀數為30.00mm；［2］設把S撥到1位置時，電壓表V1示數為U，則此時電路電流為，總電壓當把S撥到2位置，調整電阻箱阻值，使電壓表V2示數與電壓表V1示數相同也為U，則此時電路中的電流為，總電壓由于兩次總電壓相等，都等于電源電動勢E，可得，解得玻璃管內水柱的電阻的表達式［3］由電阻定律電阻箱阻值R=所以縱坐標應該表示電阻箱阻值R，橫坐標應該表示對應水柱長度的；［4］若電壓表V2內阻不是很大，則把S撥到2位置時，此時電路電流大于，實際總電壓將大于=+U所以測量的將偏大，因此自來水電阻率測量結果將偏大．4．的直徑和高度，測量結果如圖甲和乙所示．該工件的直徑為________cm，高度為________mm.【答案】1.2206.860(6.858～6.862均正確)【解析】第一空.游標卡尺的主尺讀數為1.2cm，游標尺上第4個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數為4×0.05mm＝0.20mm＝0.020cm，所以最終讀數為：1.2cm＋0.020cm＝1.220cm.第二空.螺旋測微器的固定刻度為6.5mm，可動刻度為36.0×0.01mm＝0.360mm，所以最終讀數為6.5mm＋0.360mm＝6.860mm.5．某同學用如圖甲所示的螺旋測微器測小球的直徑時，他應先轉動________到F靠近小球，再轉動________到F夾住小球，直至聽到棘輪發出聲音為止，撥動________使F固定后讀數(填儀器部件字母符號)．正確操作后，螺旋測微器的示數如圖乙所示，則小球的直徑是_______________mm.【答案】DHG6.700【解析】第一空、第二空、第三空.用螺旋測微器測小球直徑時，先轉動粗調旋鈕D使測微螺桿F靠近被測小球，再轉動微調旋鈕H使測微螺桿F夾住小球，直到棘輪發出聲音為止，撥動止動旋鈕G使F固定后讀數．第四空.讀數為6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm.6．完成以下讀數：用多用表測量電流、電壓或電阻時，表盤指針的位置如圖所示．（1）如果選擇開關指在“ｖ—2.5”位置時，測量結果為_______；（2）如果選擇開關指在“ｍＡ—10”位置時，測量結果為______；（3）如果選擇開關指在“Ω×100”位置時，測量結果為_______．（4）螺旋測微器的讀數_______________mm（5）游標卡尺的讀數_____________mm【答案】0.85V3.4mA2.8kΩ5.034mm42.45mm【解析】（1）如果選擇開關指在“ｖ—2.5”位置時，則中間刻度中最小刻度為0.05V，則此時電表的讀數為（2）如果選擇開關指在“ｍＡ—10”位置時，則中間刻度中最小刻度為0.2mA,則此時電表的讀數為（3）如果選擇開關指在“Ω×100”位置時，測量結果為（4）螺旋測微器的讀數為（5）游標卡尺的讀數為：7．(1)某同學用游標卡尺測量圓形管內徑時的測量結果如圖甲所示，則該圓形鋼管的內徑是______mm.如圖乙所示是某次用千分尺測量時的情況，讀數為_________mm．(2)圖甲所示的電流表使用0.6A量程時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數是___A；如圖乙所示的電表使用較小量程時，每小格表示_____V，圖中指針的示數為______V．【答案】40.45mm0.700mm0.02A0.44A0.1V1.70V【解析】(1)游標卡尺的主尺讀數為40mm，游標尺上第9個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數為，所以最終讀數為：；螺旋測微器的固定刻度為0.5mm，可動刻度為，所以最終讀數為：；(2)電流表使用0.6A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02A，指針的示數為0.44A；電壓表使用較小量程時，量程為3V，每小格表示0.1V，指針示數為1.70V；8．某實驗小組在“測定金屬絲電阻率”的實驗過程中：(1)正確操作獲得金屬絲的直徑以及電壓表的讀數如圖所示，則它們的讀數依次是___mm、____V．(2)如圖是測量電阻絲阻值的原理圖，根據原理圖在如圖所示的實物圖中畫出連線________．(3)利用上面的電路圖測出的電阻值比真實值_____(填“偏大”或“偏小”），這種誤差叫作系統誤差．(4)若調節滑動變阻器，通過多次測量求平均值的方法得到電阻絲的阻值為R，請寫出求電阻絲的電阻率的表達式為____(L、d分別表示電阻絲長度、直徑，結果用已知字母表示)．【答案】1．7002.25偏小【解析】（1）螺旋測微器讀數為，電壓表讀數為；（2）根據原理圖在如圖所示的實物圖中畫出連線如圖所示：（3）此時電阻的測量值實際上電阻和電壓表內阻并聯的總阻值，小于電阻的真實值．（4）由電阻定律可知，電阻絲電阻，則電阻率．9．（1）如圖所示，螺旋測微器的讀數為_____mm，游標卡尺的讀數為____mm；（2）電壓表接0~3V量程，電壓表的讀數為_______V；（3）電流表接0~0.6A量程，電流表的讀數為______A。【答案】6.124mm(±0.02mm)50.90mm2.15V

0.16A【解析】（1）[1]螺旋測微器的讀數為6mm+0.01mm×12.4=6.124mm；[2]游標卡尺的讀數為5cm×10+0.05mm×18=50.90mm；（2）[3]電壓表接0-3V量程，電壓表讀數2.15V；（3）[4]電流表接0-0.6A量程，電流表讀數為0.16A。10．(1)用螺旋測微器(千分尺)測小球直徑時，示數如圖甲所示，這時讀出的數值是___________mm；用游標卡尺（卡尺的游標有20等分）測量一支鉛筆的長度，測量結果如圖乙所示，由此可知鉛筆的長度是________cm．（2）利用閃光照相研究平拋運動的示意圖．小球A由斜槽滾下，從桌邊緣水平拋出，當它恰好離開桌邊緣時，小球B也同時下落，閃光頻率為10Hz的閃光器拍攝的照片中B球有四個像，像間距離已在圖中標出，單位為cm，如圖所示，兩球恰在位置4相碰．則A球離開桌面時的速度___________．（取g=10m/s2）（3）如圖所示，質量不同的兩個物體A和B，用跨過定滑輪的細繩相連．開始時B放在水平桌面上，A離地面有一定的高度，從靜止開始釋放讓它們運動，在運動過程中B始終碰不到滑輪，A著地后不反彈．滑輪與軸處摩擦不計，繩子和滑輪質量不計．用此裝置可測出B物體與水平桌面間的動摩擦因數μ．①在本實驗中需要用到的測量工具是__________________；需要測量的物理量是______________（物理量需用字母表示）．②動摩擦因數的表達式為μ=_______________________．【答案】8.473;10.060;1m/s;天平，刻度尺;A距地面的高度h，B在桌面上滑行的總距離s，A、B的質量;;【解析】（1）螺旋測微器的固定刻度讀數為8mm，可動刻度讀數為0.01×47.30mm=0.473mm，所以最終讀數為：8mm+0.473mm=8.473mm，由于需要估讀因此在范圍8.472mm～8.474mm范圍內都對；游標卡尺的固定刻度讀數為10cm，游標讀數為0.05×12mm=0.60mm=0.060cm，所以最終讀數為：10cm+0.060cm=10.060cm；

（2）相鄰兩個球間的時間間隔T=1/f=1/10s＝0.1s，兩球相遇經歷的時間等于B球自由落體運動的時間，t=3T=0.3s．因為水平方向上做勻速直線運動，有x=v0t．則初速度；

（3）設A距地面的高度h，B在桌面上滑行的總距離s，A、B的質量mA、mB

從開始釋放讓它們運動，到A著地，根據系統能量守恒得：

mAgh=μmBgh+（mA+mB）v2①

從A著地到B停在桌面上，根據能量守恒得：mBv2=μmBg（s-h）

②

由①②解得：．11．某同學現要利用氣墊導軌來研究勻變速直線運動規律，其實驗裝置如圖甲所示，其實驗步驟如下：①用游標卡尺測出擋光片的寬度d。按圖甲安裝好器材，并調節好氣墊導軌，使氣墊導軌處于水平位置。然后用跨過輕質定滑輪的輕繩一端與鉤碼相連，另一端與滑塊相連，再將滑塊置于氣墊導軌的左端，并用手按住滑塊不動；②調整輕質滑輪，使輕繩處于水平位置；從氣墊導