Question

【題目】電學量往往能夠反映力學、熱學等物理量的變化，如圖所示是王斌同學設計的測量裝置，他能通過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板可以帶動劃片P上下移動，并使Pb的長度始終與被測量直徑相同，電阻線ab總長度為15cm，其每厘米的電阻為4Ω，除上述器材之外，他還準備了以下器材：

A.電源（提供4V穩定電壓） B.電流表A1（量程0~0.6A）一個

C.電流表A2（量程0~3A）一個 D.電壓表V1（量程0~3V）一個

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

G.開關S一個，導線若干（足夠長）

(1)王就同組的其他同學認真研究該原理圖之后認為：首先，該圖中有個電表是沒有作用的，應該去掉：其次，改進電路應該使電表的刻度均勻，為幫他解決這個問題，同學們用理想電壓表或電流表設計了如下四個改進的電路，其中可行的是（________）；

(2)王斌老師看過設計圖后肯定了同學們的設計，還提出進一步的要求：應該盡量增大該裝置能測量的直徑范圍，如果希望電表上的每條刻度線都能表示出移動的距離值，要達到此目的，電表應該選_____（選填B、C、D、E），定值電阻應該選擇_____Ω；

(3)在聽取了同學和老師的建議之后，王斌改進并完善了設計方案之后再次做該實驗，當被測球體的直徑是7.5cm時，則電路中的電表的讀數是_____。（請注意帶單位，沒有單位不給分）

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，電壓表測Pb部分電阻線兩端的電壓，由電壓表的內阻很大、在電路中相當于斷路可知，滑片P移動時，電阻線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，測量球體的直徑不同時，Pb段電阻線的阻值不同，由U=IR可知，電壓表的示數與球體的直徑成正比，改進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，電流表被短路，無示數，故B錯誤；

C．由電路圖可知， R0與RPb串聯，電壓表測電源的電壓，其示數不變，故C錯誤；

D．由電路圖可知，R0與RPb串聯，電流表測電路中的電流，由串聯電路中總電阻等于各分電阻之和可得，電流表的示數I=，則I與RPb不成正比，則改進電路電流表的刻度不均勻，故D錯誤。

故選A。

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

[3]因電阻電阻線ab總長度為15cm，其每厘米的電阻為4Ω，所以

Rab=4(Ω/cm)×15cm=60Ω

當電阻絲接入電路中的電阻最大時，電壓表的示數為3V，因串聯電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流

I===0.05A

因串聯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

定值電阻應該選擇20Ω。

(3)[4]當被測球體的直徑是7.5cm時

RPb=4(Ω/cm)×7.5cm=30Ω

因滑片移動時，電路中的電流I=0.05A不變，所以，電路中的電表的讀數

UPb=IRPb=0.05A×30Ω=1.5V

電路中的電表的讀數是1.5V。