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例題精講 · 第 00971 題 · 自編示意筒高與外徑讀數的體積與兩種相對偏差口徑兩路互驗

以自編示意筒高與外徑讀數的體積與兩種相對偏差口徑兩路互驗為材料,圓筒體積 V = πd²h/4;d 的冪次是 2,故它的相對讀差要乘 2。題給參數與數據均為自編示意,不對應任何真題數據;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

00971題號全 1000 篇 · 第 第162輪 / 第162冊 輪
方向物理·實驗六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;不使用他人現成題目;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 物理實驗

一、考點定位與做題順序

圓筒體積 V = πd²h/4;d 的冪次是 2,故它的相對讀差要乘 2。 本講把「方和根合成」與「按上下限實算體積」兩條路徑並列,兩種口徑分別登記。

二、逐題精講

題1

自編示意:遊標卡尺測得外徑 d = 2.000 釐米、高 h = 5.000 釐米,單次讀數限差 Δd = Δh = 0.002 釐米。求體積 V,並分別給出方和根相對不確定度與上限線性相對偏差。

解析

V = πd²h/4 = 3.14159×4.000×5.000/4 = 15.707963 立方厘米。 方和根口徑:u/V = √((2Δd/d)² + (Δh/h)²) = 0.00204,即 0.203961%。 上限線性口徑另按 d、h 同時取上限實算,見題 2。

答案 V = 15.707963 立方厘米;方和根相對不確定度 0.00204(0.203961%)。

採分點 體積公式 3 分;d 的冪次 2 分;方和根合成 3 分;兩口徑區分 2 分。

易錯點 把 d 的相對項只算一次(漏乘 2),或把兩種口徑混成同一個數,都會錯。

題2

用「方和根合成」與「按上下限實算體積」兩條獨立路徑分別給出相對偏差,並說明兩路為何不相等。

解析

路徑一:√((2×0.002/2.000)²+(0.002/5.000)²) = 0.00204。 路徑二:d 與 h 同取上限時體積 15.745691 立方厘米,與中心值差 0.037727 立方厘米,相對偏差 0.002402。 兩路口徑不同:方和根把兩項讀差視為獨立不確定度按平方合成,上下限則把兩項同向取最大再線性疊加,故 0.002402 大於 0.00204 屬預期;分別登記,不抹平、不改題給讀數。 數值回代核驗(按題面原始參數逐項獨立重算,每項另以一條獨立路徑互驗):體積(圓筒體積)= 15.707963;方和根相對不確定度(獨立不確定度平方合成)= 0.00204;相對百分數(換成百分數)= 0.203961;上限體積(按上限實算)= 15.745691;體積差(上限減中心)= 0.037727;上限線性偏差(兩路相對偏差)= 0.002402

答案 方和根 0.00204,上限線性偏差 0.002402;上限體積 15.745691 立方厘米。

採分點 兩條路徑各 3 分;口徑差異理由 2 分;回代閉合 2 分。

易錯點 為了湊一致去改讀數,或把上限體積與中心值之差直接當方和根結果,都是抹平。

三、規律小結與對照表

量主路徑獨立路徑結果
體積πd²h/43.14159×4×5/415.707963
方和根相對不確定度冪次平方和開方按數值回代0.00204
相對百分數u/V×1000.00204×1000.203961
上限體積按上限 d 與 h 算中心值乘比值15.745691
體積差上限減中心按比值回代0.037727
上限線性偏差體積差除以中心值比值減一0.002402

間接量先寫清各直接量的冪次與口徑,再讓兩路各自閉合;讀數與限差均為自編示意,不代表真實儀器指標。

四、自測清單

  • 體積公式是否用 d²
  • d 的相對項是否乘 2
  • 是否用方和根合成
  • 兩路是否分別報出
  • 是否說明兩路口徑不同
  • 是否避免改題給讀數
  • 是否避免把兩路平均
  • 是否註明示意讀數

五、數值回代明細

按題面原始參數逐項重算(構造時另以一條獨立路徑互驗一致):體積 = 15.707963;方和根相對不確定度 = 0.00204;相對百分數 = 0.203961;上限體積 = 15.745691;體積差 = 0.037727;上限線性偏差 = 0.002402。以上數值與本篇解析、答案欄、規律表逐處對應,示意數據在正文另行註明。

六、選題邊界與相鄰板塊

本講只處理兩項直接量的兩種偏差口徑;光槓杆放大、螺旋測微器讀數、三線擺與靜水稱重另屬相鄰板塊,不在此重複計數。

本篇角度與全部已發篇目按累計選題臺賬跨批查重,未複用上批情境,也未把一篇拆成兩篇。

編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(物理):按課程標準與聯招常見考點範圍的相關單元
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(物理科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 本篇具體考點:物理科:長度測量、間接量的不確定度傳播與有效數字相關實驗章節。
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;不使用他人現成題目;採分點為教研整理,非官方評分標準

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遊標卡尺測圓筒體積:不確定度合成兩路回代
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