Question

【題目】電學(xué)量往往能夠反映力學(xué)、熱學(xué)等物理量的變化，如圖所示是王斌同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置，他能通過(guò)電表讀效算出球體的直徑，圖中M、N是兩塊平行夾板，N固板定，M板可以帶動(dòng)劃片P上下移動(dòng)，并使Pb的長(zhǎng)度始終與被測(cè)量直徑相同，電阻線(xiàn)ab總長(zhǎng)度為15cm，其每厘米的電阻為4Ω，除上述器材之外，他還準(zhǔn)備了以下器材：

A.電源（提供4V穩(wěn)定電壓） B.電流表A1（量程0~0.6A）一個(gè)

C.電流表A2（量程0~3A）一個(gè) D.電壓表V1（量程0~3V）一個(gè)

E.電壓表V2（量程0~15）一個(gè) F.定值電阻R0（10Ω，20Ω，30Ω各一個(gè)）

G.開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干（足夠長(zhǎng)）

(1)王就同組的其他同學(xué)認(rèn)真研究該原理圖之后認(rèn)為：首先，該圖中有個(gè)電表是沒(méi)有作用的，應(yīng)該去掉：其次，改進(jìn)電路應(yīng)該使電表的刻度均勻，為幫他解決這個(gè)問(wèn)題，同學(xué)們用理想電壓表或電流表設(shè)計(jì)了如下四個(gè)改進(jìn)的電路，其中可行的是（________）；

(2)王斌老師看過(guò)設(shè)計(jì)圖后肯定了同學(xué)們的設(shè)計(jì)，還提出進(jìn)一步的要求：應(yīng)該盡量增大該裝置能測(cè)量的直徑范圍，如果希望電表上的每條刻度線(xiàn)都能表示出移動(dòng)的距離值，要達(dá)到此目的，電表應(yīng)該選_____（選填B、C、D、E），定值電阻應(yīng)該選擇_____Ω；

(3)在聽(tīng)取了同學(xué)和老師的建議之后，王斌改進(jìn)并完善了設(shè)計(jì)方案之后再次做該實(shí)驗(yàn)，當(dāng)被測(cè)球體的直徑是7.5cm時(shí)，則電路中的電表的讀數(shù)是_____。（請(qǐng)注意帶單位，沒(méi)有單位不給分）

Answer 1

【答案】A D 20Ω 1.5V

【解析】

(1)[1]A．由電路圖可知，R0與Rab串聯(lián)，電壓表測(cè)Pb部分電阻線(xiàn)兩端的電壓，由電壓表的內(nèi)阻很大、在電路中相當(dāng)于斷路可知，滑片P移動(dòng)時(shí)，電阻線(xiàn)接入電路中的電阻不變，電路中的總電阻不變，由I=可知，電路中的電流不變，測(cè)量球體的直徑不同時(shí)，Pb段電阻線(xiàn)的阻值不同，由U=IR可知，電壓表的示數(shù)與球體的直徑成正比，改進(jìn)電路的電壓表刻度是均勻的，故A正確；

B．由電路圖可知，R0與RPb串聯(lián)，電流表被短路，無(wú)示數(shù)，故B錯(cuò)誤；

C．由電路圖可知， R0與RPb串聯(lián)，電壓表測(cè)電源的電壓，其示數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；

D．由電路圖可知，R0與RPb串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可得，電流表的示數(shù)I=，則I與RPb不成正比，則改進(jìn)電路電流表的刻度不均勻，故D錯(cuò)誤。

故選A。

(2)[2]因希望電表上的每條刻度線(xiàn)都能表示出移動(dòng)的距離值，所以，由電源提供4V穩(wěn)定電壓可知，電壓表選03V的量程，即選D。

[3]因電阻電阻線(xiàn)ab總長(zhǎng)度為15cm，其每厘米的電阻為4Ω，所以

Rab=4(Ω/cm)×15cm=60Ω

當(dāng)電阻絲接入電路中的電阻最大時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流

I===0.05A

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，定值電阻兩端的電壓

U0=UUab=4V3V=1V

則選擇的定值電阻

R0===20Ω

定值電阻應(yīng)該選擇20Ω。

(3)[4]當(dāng)被測(cè)球體的直徑是7.5cm時(shí)

RPb=4(Ω/cm)×7.5cm=30Ω

因滑片移動(dòng)時(shí)，電路中的電流I=0.05A不變，所以，電路中的電表的讀數(shù)

UPb=IRPb=0.05A×30Ω=1.5V

電路中的電表的讀數(shù)是1.5V。