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题型(五) 测量型实验题
【题型特点与解题技巧】
1. 测量型实验题的题型特点：
测量型实验是指运用测量工具直接或间接测量一些基本的物理量，分直接测量型和间接测量型两种。
(1)直接测量型实验考查对刻度尺、停表、温度计、天平、量筒、弹簧测力计、电流表和电压表的使用；
(2)间接测量型实验共5个实验：①用刻度尺、停表测平均速度；②用天平、量筒测物质密度；③用刻度尺、弹簧测力计测滑轮组的机械效率；④用电流表、电压表测电阻；⑤用电流表、电压表测小灯泡的电功率。
2. 计算题的解题技巧：
(1)直接测量型实验需要特别注意的是测量工具的原理和正确使用方法；读数时要看清量程和分度值；根据实验要求选用量程和分度值合适的测量工具；
(2)间接测量型实验要在掌握其实验原理的基础上，分析需要测量的物理量和如何测量这些量，然后确定选择哪些实验器材，涉及实验步骤、实验数据记录表格，分析实验注意事项，总结实验结论，并会分析实验的误差及其产生的原因。
类型一 直接测量型实验
【基本仪器使用系列】
1. [2019·江西]亲爱的同学，请你应用所学的物理知识解答下列问题。
(1)如图T5-1Ⅰ所示，为了让读数更精确，应选择 刻度尺，所测物块的长度为 cm。
图T5-1
(2)清晨，王爷爷绕小区花园步行锻炼身体，借助手机中的停表测量了自己步行一圈的时间为2 min 24 s，如图Ⅱ所示，停表外圈示数的单位为 ，分度值为 s。
(3)天平的工作原理是 。如图Ⅲ所示，加减砝码后指针静止在 (填天平的结构名称)的中线左侧，接下来的操作是 ，使天平水平平衡。
2. [2018·江西]亲爱的同学，你会正确使用下列仪器吗？
图T5-2
(1)如图T5-2甲所示，弹簧测力计使用前要校零，看清量程和 。使用中，测得桶重为G，则该桶中水重为 G。
(2)如图乙所示是小梅同学做完实验后的情景。请你帮助她完成实验器材的整理：
①用镊子将砝码从托盘上取下， ，并将小石块从托盘上取下，放在桌面上。
② 。
③ 。
④将天平放回包装盒。
(3)如图丙所示是一种家庭常用的温度计，又称寒暑表，它是根据 的规律制成的，其测量范围是 。
3. [2017·江西]物理是一门注重实验的自然科学，请同学们根据自己掌握的实验操作技能，解答下列问题：
图T5-3
(1)如图T5-3甲所示的钟表，其分度值为 ，显示的时刻为15 h min s。
(2)在练习使用量筒时，为了使测量结果更准确，应选用如图 (选填“乙”或“丙”)所示的量筒，其量程是 。
(3)在练习用天平测物体质量的实验中：
①取出天平，观察称量和感量。
②将天平(带砝码)放在水平桌面上，如图丁所示，接下来的操作是 。
③调节天平平衡，并完成下列实验步骤。
A. 在左盘中放物体，在右盘中增减砝码
↓
B. ，直到横梁恢复平衡
↓
C. 读出物体的质量
4. 小明用如图T5-4甲所示实物图来测量小灯泡两端电压，请回答下列问题：
图T5-4
(1)在连接电路过程中，开关应处于 状态。
(2)在闭合开关前，小明应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B”)端，并采用 的方法来确定电压表的量程。
(3)如图乙所示，电压表的读数为 V。
类型二 间接测量型实验
【测平均速度系列】
5. 林红同学在探究“测量物体运动的平均速度”的实验时：
[实验原理] 。
[实验器材]斜面、金属片、木块、小车、停表、 。
[设计实验]
按图T5-5组装实验装置，实验中为了方便计时，应使斜坡的坡度较 (选填“大”或“小”)些。
图T5-5
[进行实验]
(1)使斜面保持一定的坡度，把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面的底端，测出小车滑到斜面底端通过的路程s1。
(2)测量出小车从斜面顶端滑下到撞击斜面底端金属片的时间t1。
(3)根据测得的s1和t1算出小车通过斜面全程的平均速度v1。
(4)改变金属片放在斜面上的位置，重复以上实验2次。
[实验表格]
请你帮助林红设计一个记录实验数据的表格。
[实验分析]
某次实验时，小车从斜面顶端由静止下滑，如图T5-6所示，图中的圆圈是小车到达A、B、C三处时电子表的示数。(数字分别表示“小时：分：秒”)
图T5-6
(1)由图中数据，则sAB= cm，vAB= m/s。
(2)由实验结果可以知道，小车在下滑过程中是在做 (选填“匀速”或“变速”)运动。
【测密度系列】
6. 小明学习了密度测量的知识后，想知道自己收藏的一块小石头的密度值，于是在征求老师同意后和小华在实验室进行了测量。
图T5-7
(1)把托盘天平放在水平台上，游码拨到标尺的零刻度处，发现指针指在如图T5-7甲所示位置，为使横梁在水平位置平衡，则需要将平衡螺母向 端调。
(2)把细线拴在石头上，先用量筒测出了石头的体积，如图乙所示，则石头的体积为 cm3。
(3)再把石头取出，用调好的天平测量石头的质量，如图丙所示，则石头的质量为 g。
(4)这块石头的密度为 kg/m3，这样测出的石头的密度值会偏 (选填“大”或“小”)。
【测滑动摩擦力系列】
7. 林红同学用弹簧测力计测量水平运动的物体所受的滑动摩擦力。
图T5-8
(1)测量前观察弹簧测力计，发现指针指在如图T5-8甲所示的位置，则应先 后再测量；此弹簧测力计的分度值是 N。
(2)如图乙所示，测量时长木板应 放置，用弹簧测力计平行于长木板拉着木块做 运动，根据
原理，弹簧测力计的示数就等于木块受到的滑动摩擦力的大小。
(3)如图丙所示，林红用弹簧测力计拉着木块以2 m/s的速度在水平地面上匀速前进，弹簧测力计的示数为
N，木块受到的滑动摩擦力的大小为 N；当速度增加到4 m/s时，木块受到的滑动摩擦力的大小为 N。
【测功率系列】
8. 林红同学设计了一个实验来测量她和爷爷从1楼跑上3楼的功率，如图T5-9所示。
图T5-9
【实验器材】台秤、卷尺、 。
【实验原理】 。
【实验步骤】
(1)分别测出2个人的质量m；
(2)测出楼梯的总长度L；
(3)测出1楼到3楼的竖直高度h；
(4)分别测出2个人上楼所用的时间t；
(5)计算出2个人上楼的功率P。
林红的实验步骤中多余的是： 。
【记录数据】请你在下面方框处帮林红同学设计一个记录该实验数据的表格。
【实验结果】实验时，林红同学从1楼跑上3楼，共用了5 s，则林红登楼时克服重力做功的功率最接近于 。
A. 6000 W B. 600 W
C. 60 W D. 6 W
【测机械效率系列】
9. 小明在“测量滑轮组机械效率”的实验中，测得的相关实验数据如下表(装置中每个滑轮的质量均相同)
图T5-10
次数
物体的重力
G/N
提升的高度
h/m
拉力
F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率
η
1
2
0. 1
0. 9
0. 3
74%
2
4
0. 1
1. 6
0. 3
83%
3
2
0. 1
0. 5
(1)实验过程中，应使弹簧测力计竖直向上 拉动。在第3次实验中弹簧测力计的示数如图T5-10乙所示，其示数为 N，第3次实验中滑轮组的机械效率为 。
(2)比较1、2两次的实验数据可知：相同的滑轮组， ，滑轮组的机械效率越高。
(3)测量结束后，小明想到甲图中的滑轮组还有另一种安装方法，既可以省力，也可以改变力的方向，请在丙图中画出绳子绕法。
10. 林红同学做了“测量斜面的机械效率”的实验，林红用木板搭成了如图T5-11所示的装置进行实验。
图T5-11
记录数据如下表所示。
实验
次数
物重
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力
F/N
斜面长
s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率
η/%
1
1
0. 7
0. 9
1
0. 7
0. 9
77. 8
2
1
0. 5
0. 7
1
0. 5
0. 7
71. 4
3
2
0. 5
1. 4
1
1
1. 4
(1)在实验过程中，应沿斜面向上 拉动木块。
(2)第3次实验中斜面的机械效率η= 。
(3)对比实验2、3次的数据，可得出：对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
(4)在上述实验中，物重、斜面长度不变，若不考虑斜面摩擦，下列图像中能正确表示F与斜面高度h的关系是 。
图T5-12
【测电阻系列】
11. 小华同学用“伏安法”来测量一只阻值约为5 Ω的定值电阻Rx，实验室有如下器材可供选用：
A. 两节干电池；
B. 开关一个和导线若干；
C. 电压表(0~3 V、0~15 V)；
D. 电流表(0~0. 6 A、0~3 A)；
E. 滑动变阻器(0~10 Ω)；
F. 滑动变阻器(0~100 Ω)。
(1)小华同学完成实验电路设计后，为了操作顺利和方便，除了A、B、C和D外，小华同学还需选用 (选填“E”或“F”)。
(2)根据设计的实验电路要求，请用笔画线代替导线连接图T5-13甲中最后的两根导线。
图T5-13
(3)连接好电路后，在闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器的滑片P应该滑至 (选填“G”或“H”)端。
(4)小华在闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片P时，发现电流表示数始终为零，而电压表有示数但不发生变化，此时电路中的一处故障是 。
(选填字母)
A. 滑动变阻器断路
B. 滑动变阻器短路
C. 定值电阻Rx断路
D. 定值电阻Rx短路
(5)排除故障后，电流表示数为0. 4 A，电压表示数如图乙所示，则本次实验测得的定值电阻Rx是 Ω。
【测小灯泡电功率系列】
12. 我市中考实验操作考试时，实验员为“测量小灯泡的额定电功率”实验准备了以下器材：额定电压为2. 5 V的小灯泡(正常发光时电阻约为10 Ω)、规格为“12 Ω 1 A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个，新干电池4节，导线若干。
图T5-14
(1)图T5-14甲中有一根导线的连接是错误的，请你在错误的导线上打“×”。
(2)闭合开关前，应将滑片P移到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)经检查，电路连接无误，各元件完好，闭合开关后，无论怎样移动滑片P，电压表的示数都调不到2. 5 V，出现这种现象的原因是 。
(4)解决上述问题后，移动滑片使电压表的示数为2. 5 V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W。
(5)测出小灯泡的额定功率后，同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的14，请你帮助分析出这种现象的原因是 。
【参考答案】
1. (1)乙 2. 80 (2)s 0. 2
(3)杠杆平衡原理 分度盘 用镊子向右移动游码
[解析](1)刻度尺的分度值越小，精确度越高，所以选择乙。为提高测量精确度，读数时要估读到分度值的下一位，读数为2. 80 cm。(2)此停表外圈表示“秒”，内圈表示“分”。从20 s到25 s之间有25个刻度，所以它的分度值为0. 2 s。(3)天平是等臂杠杆，利用杠杆原理测量物体的质量。
2. (1)分度值 0. 2
(2)放回砝码盒 用镊子将游码归零 将橡胶垫圈放在托盘支架与底座之间
(3)液体热胀冷缩 -35~50 ℃
3. (1)1 s 9 25 (2)丙 0~50 mL
(3)②取下橡胶垫圈 ③移动游码
4. (1)断开 (2)B 试触 (3)2
5. [实验原理]v=st
[实验器材]刻度尺
[设计实验]小
[实验表格]
实验次数
路程s/m
时间t/s
平均速度v/(m·s-1)
1
2
3
[实验分析](1)40. 0 0. 2 (2)变速
6. (1)右 (2)30 (3)81
(4)2. 7×103 大
[解析](1)使用天平时，将天平放在水平桌面上，把游码移到标尺的零刻度处，因为指针偏左，所以平衡螺母应向右调节，使横梁平衡。(2)由图乙知，石头的体积为V=80 mL-50 mL=30 mL=30 cm3。(3)由图丙知，标尺的分度值为0. 2 g，石头的质量为m=50 g+20 g+10 g+1 g=81 g。(4)石头的密度为ρ=mV=81g30cm3=2. 7 g/cm3=2. 7×103 kg/m3。实验时先测体积，由于小石头上会沾有水而导致测得的质量偏大，根据公式ρ=mV可知，此时测得的密度会偏大。
7. (1)调零(或水平调零) 0. 2
(2)水平 匀速直线 二力平衡
(3)2. 4 2. 4 2. 4
8. 【实验器材】停表
【实验原理】P=mght
【实验步骤】(2)
【记录数据】记录该实验数据的表格如下：
物理量
质量m/kg
体重G/N
3楼的高度h/m
上楼用的时间t/s
功率P/W
林红
爷爷
【实验结果】B
9. (1)匀速 1 40% (2)提升物体的重力越大
(3)如图所示
[解析](1)实验中应沿竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值。由图可知，测力计的分度值为0. 2 N，所以其示数为1 N；第3次实验时滑轮组的机械效率为：η=W有用W总×100%=GhFs×100%=2N×0. 1m1N×0. 5m×100%=40%。
(2)由表格中的数据可知，1、2两次实验中，重物上升的高度相同，滑轮组相同，物体的重力不同，机械效率不同，提升物体的重力越大，机械效率越高。
10. (1)匀速
(2)71. 4%
(3)无关 (4)B
[解析](4)从表中数据可见，拉力F随着斜面高度h的增大而增大，随着斜面的高度增大，若不考虑斜面摩擦，物重、斜面长度不变，则有Fs=Gh，所以拉力F与h成正比，故选B。
11. (1)E (2)如图所示
或
(3)G(或H) (4)C (5)5. 5
[解析](1)滑动变阻器在电路中可改变电流表和电压表的示数，实现多次测量；滑动变阻器的阻值越大，则其两端分得的电压越大，定值电阻两端分得的电压越小，当滑片移动时，电压表的示数变化就越小，不利于实验结果的测量，故应选用滑动变阻器(0~10 Ω)。(2)电源为两节干电池，则电源电压为3 V，故电压表量程选用0~3 V；滑动变阻器应采用“一上一下”的接法。(3)闭合开关前，滑动变阻器阻值应调至最大。(4)闭合开关后电流表没有示数，而电压表有示数，说明电压表并联部分断路，即定值电阻Rx断路。(5)电压表的示数为2. 2 V，电流表示数为0. 4 A，由I=UR可知定值电阻Rx的阻值为Rx=UI=2. 2V0. 4A=5. 5 Ω。
12. (1)如图所示
(2)右 (3)滑动变阻器的最大阻值过小
(4)0. 6
(5)灯泡的电阻随温度变化
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