2025年高考物理二轮复习第九章　电路及其应用 实验十一　长度的测量及其测量工具的选用课件+讲义（教师+学生）+跟踪练习

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1.掌握游标卡尺、螺旋测微器的使用和读数方法。 2.掌握电流表、电压表和电阻箱的读数方法。 3.理解电流表内接法和外接法误差的产生原因，能正确选择电流表的内、外接法。 4.理解滑动变阻器的两种接法，并会实物连接。
考点二　螺旋测微器的使用和读数
考点一　游标卡尺的使用和读数
考点三　电压表、电流表和电阻箱的读数
考点四　测量电路和控制电路的选择
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)。
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，其精确度见下表：
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。注意：对于游标卡尺，无论哪种规格，均不需要估读到下一位，后面不能随意加零，也不能随意去零。
例1 如图2甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺分别为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。
解析　甲图读数：整毫米数是16 mm，不足1毫米数是2×0.1 mm＝0.2 mm，最后读数是16 mm＋0.2 mm＝16.2 mm；乙图读数：整毫米数是23 mm，不足1毫米数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后读数是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm；丙图读数：整毫米数是10 mm，不足1毫米数是19×0.02 mm＝0.38 mm，最后读数是10 mm＋0.38 mm＝10.38 mm。答案　16.2　23.35　10.38
1.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3(a)和图(b)所示。
图3由图可读出，圆管内壁的直径为__________mm，圆管外壁的直径为__________mm；由此可计算出金属圆管横截面的面积。
答案　22.3　29.9解析　根据所给图像可知，该游标卡尺的游标尺为10分度值游标卡尺，其精度为0.1 mm，由图(a)可读出，圆管内壁的直径为主尺读数加游标尺读数，即为d1＝22 mm＋3×0.1 mm＝22.3 mm由图(b)可读出，圆管外壁的直径为d2＝29 mm＋9×0.1 mm＝29.9 mm。
1.构造：如图4所示，B为固定刻度，E为可动刻度。
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5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。
例2 螺旋测微器是测量金属丝直径的常用工具，请读出图6甲、乙、丙、丁图中各自的读数。甲图：________mm；乙图：________mm；丙图：________mm；丁图：________mm。
解析　甲图：螺旋测微器的固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为24.0×0.01 mm＝0.240 mm，所以最终读数为0.5 mm＋0.240 mm＝0.740 mm
乙图：螺旋测微器的固定刻度读数为3.5 mm，可动刻度读数为19.6×0.01 mm＝0.196 mm，所以最终读数为3.5 mm＋0.196 mm＝3.696 mm丙图：螺旋测微器的固定刻度读数为2.0 mm，可动刻度读数为15.0×0.01 mm＝0.150 mm，所以最终读数为2.0 mm＋0.150 mm＝2.150 mm丁图：螺旋测微器的固定刻度读数为0 mm，可动刻度读数为4.5×0.01 mm＝0.045 mm，所以最终读数为0 mm＋0.045 mm＝0.045 mm。答案　 0.740(0.739～0.741均正确)　3.696(3.695～3.697均正确)　2.150(2.149～2.151均正确)　0.045(0.044～0.047均正确)
2.在测量一根粗细均匀的合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图7所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为________mm。
答案　0.007　0.650解析　校零时可动刻度为0.7格，故读数为0.7×0.01 mm=0.007 mm，测量时固定刻度上读数为0.5 mm，可动刻度为15.7格，故读数为0.5 mm+15.7×0.01 mm=0.657 mm，合金丝的直径为两次读数之差D=0.657 mm－0.007 mm=0.650 mm。
例3 (1)如图8甲使用较小量程时，图中指针的示数为________A；如图乙使用较大量程时，图中指针示数为________V。
解析　使用较小量程时，最小分度值为0.02 A，图中指针的示数为0.44 A使用较大量程时，最小分度值为0.5 V，图中指针示数为8.5 V。答案　0.44　8.5　
(2)旋钮式电阻箱如图9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：_____________________________________________。
解析　由图可知，接入电路的电阻为R＝1 000 Ω＋900 Ω＋80 Ω＋7 Ω＝1 987 Ω将×1 k的旋钮旋转到2，将×100的旋钮旋转到0，其他旋钮不变。
答案　1 987　将×1 k的旋钮旋转到2，将×100的旋钮旋转到0，其他旋钮不变
3.电流表量程一般有两种——0～0.6 A，0～3 A；电压表量程一般有两种——0～3 V，0～15 V。如图10所示：
图10(1)接0～3 V量程时读数为________V。(2)接0～15 V量程时读数为________V。(3)接0～3 A量程时读数为________A。(4)接0～0.6 A量程时读数为________A。
答案　(1)1.88　(2)9.4　(3)0.80　(4)0.16解析　(1)刻度盘上每一小格为0.1 V，读数为1.88 V。(2)刻度盘上每一小格为0.5 V，读数为9.4 V。(3)刻度盘上每一小格为0.1 A，读数为0.80 A。(4)刻度盘上每一小格为0.02 A，读数为0.16 A。
角度　　电流表的两种接法
电流表内接法、外接法的比较
例4 某实验小组同学要测量阻值约为350 Ω的定值电阻Rx，现备有下列器材：A.电流表A(量程为10 mA，内阻约为100 Ω)；B.电压表V(量程为3 V，内阻约为3 kΩ)；C.滑动变阻器R1(阻值范围为0～10 Ω，额定电流为2 A)；D.定值电阻R2(阻值为750 Ω)；E.直流电源E(电动势为4.5 V，内阻不计)；F.开关S和导线若干。
可知电流表分压更明显，故采用电流表外接法，则题图乙所示的电路测量更准确，测量值更接近待测电阻的真实值。答案　乙　
图11(2)若采用(1)中所选电路进行测量，得到电压表和电流表的示数如图丙所示，则由此组数据可得待测电阻的测量值Rx＝________Ω，若所用电压表和电流表的内阻分别按3 kΩ和100 Ω进行计算，则由此可得待测电阻的真实值R真＝________Ω(计算结果均保留3位有效数字)。
解析　根据读数规律可知，电压表的示数U＝1.80 V电流表的示数为I＝6.0 mA根据欧姆定律可得待测电阻的阻值为
(3)试触法：按图所示接好电路，让连接电压表的导线P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，说明电流表分压更明显，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，说明电压表分流更明显，则可采用电流表内接法。　　
滑动变阻器两种接法的对比
角度　　滑动变阻器的两种接法
例5 (2024·北京西城高三模拟)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。图12中A、B两端之间电压恒为U，灯泡L的电阻恒为R1，滑动变阻器R的最大阻值为R2，在保证安全的情况下，为使灯泡两端电压的变化范围尽量大，应选择______ (选填“甲”“乙”或“丙”)电路，灯泡两端电压最大变化范围是__________ 。
解析　在保证安全的情况下，为使灯泡两端电压的变化范围尽量大，滑动变阻器应采用分压式接法，故填乙；根据乙图知，灯泡两端电压最大变化范围是：0～U。答案　乙　0～U
1.滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况(1)要求电压表能从零开始读数。(2)当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时。(3)若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。2.滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化，通常情况下，由于限流式结构简单、耗能少，优先使用限流接法。　　
4.某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻(圆柱体的电阻约为6 Ω)：为精确测量其电阻，并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节，除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下，为了测多组实验数据。(1)则电压表应选________；电流表应选______；滑动变阻器应选________(填写器材前对应的序号字母)。A.电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ) B.电压表V2(量程15 V，内阻约为75 kΩ)C.电流表A1(量程0.6 A，内阻约为1 Ω)D.电流表A2(量程3 A，内阻约为0.2 Ω)E.滑动变阻器R1(0～5 Ω，0.6 A) F.滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)G.1.5 V的干电池两节，内阻不计 H.开关S，导线若干
(2)请设计合理的实验电路，将电路图完整地画在图13虚线框中，并把实物图连接完整。
答案　(1)A　C　E　(2)如解析图所示
(2)因RV≫Rx，则应该采用电流表外接电路；合理的实验电路如图甲，实物图连接如图乙。
1.某同学利用三个不同规格的游标卡尺测量三个物体的长度，示数如图1所示，则三个物体的长度分别为________mm、________mm、________mm。
答案　11.4　42.40　10.32解析　图(a)中，游标卡尺的读数为L＝11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm。图(b)中，游标卡尺的读数为L＝42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm。图(c)中，游标卡尺的读数为L＝10 mm＋16×0.02 mm＝10.32 mm。
2.图2甲读数为________mm，图乙读数为________mm。
答案　2.320(2.319～2.321均可)　13.870(13.869～13.871均可)解析　螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以题图甲读数为2.0 mm＋32.0×0.01 mm＝2.320 mm，题图乙的读数为13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm。
3.(1)如图3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。
(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，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。
4.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。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4甲和乙所示，长度为________mm，直径为________mm；
正确连接电路后，测得电压表、电流表示数如图5所示，接3 V量程时读数为________V，接0.6 A量程时读数为________A。
图5答案　10.52　0.900　2.13　0.16
解析　游标卡尺的精度为0.02 mm，主尺示数为10 mm，游标尺示数为26×0.02 mm＝0.52 mm，故示数为10 mm＋0.52 mm＝10.52 mm；螺旋测微器精度为0.01 mm，螺旋测微器的读数为0.5 mm＋40.0×0.01 mm＝0.900 mm；接3 V量程时分度值为0.1 V，读数为2.13 V；接0.6 A量程时分度值为0.02 A，读数为0.16 A。
5.(2024·宁夏银川高三校考)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
(1)某同学通过实验测定阻值约为5 Ω的电阻Rx，用内阻约为3 kΩ的电压表，内阻约为0.125 Ω的电流表进行测量。他设计了图6甲和乙两种电路，下列说法正确的是________。A.实验中应采用图甲电路，此电路测得的Rx偏大B.实验中应采用图乙电路，此电路测得的Rx偏大C.实验中应采用图乙电路，误差主要是由电流表分压引起的D.实验中应采用图甲电路，误差主要是由电压表分流引起的
(2)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA，内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图7所示，其中定值电阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω。①当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA。②当开关S接B端时，该电流表的量程为0～________mA。