题目内容
【题目】有一种新式游标卡尺,游标卡尺的刻度与传统的旧时游标卡尺明显不同,新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”,使得读数时显得清晰明了,方便了使用者的正确读取数据.通常游标卡尺的刻度有10分度,20分度,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.用“39mm等分成20份”新式游标卡尺测量某一物体的厚度,测量时游标卡尺的示数如图所示,则读数为_____cm.
(2)国标(GB/T)规定自来水在15℃时电阻率应大于13 Ωm,某同学利用图甲电路测量15℃自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量.玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移动,实验器材还有:
电源(电动势均为3V,内阻可忽略);
电压表V1(量程为3V,内阻很大);
电压表V2(量程为3V,内阻很大);
定值电阻R1(阻值4kΩ);
定值电阻R2(阻值2kΩ);
电阻箱R(最大阻值9999Ω);
单刀双掷开关S;导线若干;
游标卡尺;刻度尺.
实验步骤如下:
A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d=40.00mm;
B.向玻璃管内注满自来水,并用刻度尺测量水柱长度L;
C.把S拨到1位置,记录电压表V1示数;
D.把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表V2示数与电压表V1示数相同,记录电阻箱的阻值R;
E.改变玻璃管内水柱长度,重复实验步骤C、D,记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R;
F.断开S,整理好器材.
(1)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为:Rx=______(用R1、R2、R表示).
(2)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据,绘制出如图丙所示的R-关系图象,自来水的电阻率ρ=_____Ωm(保留三位有效数字).
(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大,则自来水电阻率测量结果将_____偏大(填“偏大”“不变”或“偏小”).
【答案】 0.235 25.1 偏大
【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为:0.2cm=2mm,游标尺上示数:7×0.05mm=0.35mm,所以最终读数为:2mm+0.35mm=2.35mm=0.235cm;
(2)设把S拨到1位置时,电压表V1示数为U,则此时电路电流为U/R1,总电压U总= ,
当把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表V2示数与电压表V1示数相同也为U,则此时电路中的电流为U/R,
总电压U′总= ,由于两次总电压相等,都等于电源电压E,可得: ,
解得:Rx= ;
(3)图丙中可知,R=2×103Ω时,1/L=5.0m1,
此时玻璃管内水柱的电阻Rx==4000Ω,水柱横截面积S=π(d/2)2=1.256×103m2,
由电阻定律R=得:ρ=RS/L=4000×7.065×104×5Ωm=25.1Ωm,
(4)若电压表V1内阻不是很大,则把S拨到1位置时,此时电路电流大于U/R1,实际总电压将大于U总= ,所以测量的Rx将偏大,因此自来水电阻率测量结果将偏大;