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學(xué)習(xí)了電學(xué)知識(shí)后,小明、小亮和小艷所在的興趣小組發(fā)現(xiàn):電學(xué)量的變化往往能夠用來(lái)反映力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等物理量的變化。在馮老師的點(diǎn)撥下,他們?cè)谔骄窟^(guò)程中不斷完善和優(yōu)化方案,共同設(shè)計(jì)了一種用電學(xué)量的變化來(lái)反映力學(xué)量——距離變化的裝置。
(1)圖20(甲)所示是他們最初設(shè)計(jì)的裝置原理圖。圖中R0是定值電阻,ab是總電阻為9歐、長(zhǎng)60 cm、粗細(xì)均勻、電阻隨長(zhǎng)度均勻變化,且沿豎直方向固定放置的金屬桿,M是上下均有掛環(huán)、可沿豎直導(dǎo)軌上下移動(dòng)的小物塊,M上連有一根左端有滑片P、電阻不計(jì)的水平金屬細(xì)桿,細(xì)桿與導(dǎo)線以及P與ab均接觸良好,P在ab的中點(diǎn)時(shí),對(duì)應(yīng)于肘既不上移也不下移的位置。
除金屬桿ab、小物塊M、金屬細(xì)桿和導(dǎo)軌外,他們還準(zhǔn)備了以下器材:
A.電源(提供4 V的穩(wěn)定電壓)
B.電流表A(量程0—0.6 A)
C.電壓表V。(量程0~3 V)
D.電壓表V2(量程0~15V)
E.定值電阻R0(1歐、3歐、5歐和6歐的電阻各一個(gè))
F.開(kāi)關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線(足夠長(zhǎng))若干
①認(rèn)真研究該原理圖后,小艷認(rèn)為圖中只需一個(gè)電表即可,于是她將電流表去掉,則電流表所在處應(yīng)該 (填“讓其斷路”或“用一根導(dǎo)線替代”)。
②小明和小亮認(rèn)為:該裝置應(yīng)該盡量大地反映M移動(dòng)的距離范圍,同時(shí)還希望電壓表上的每根刻度線都能夠表示出肘移動(dòng)的距離值。要達(dá)到此目的,電壓表應(yīng)該選 (填器材序號(hào)字母);定值電阻風(fēng)應(yīng)該選阻值為 歐的。
③在他們改進(jìn)并初步完善的設(shè)計(jì)方案中,P在ab的中點(diǎn),M既不上移也不下移時(shí),電壓表的示數(shù)是 。
(2)馮老師在充分肯定他們的設(shè)計(jì)方案后,提出—個(gè)建議:能否在上述改進(jìn)并初步完善的方案基礎(chǔ)上再想想辦法,使測(cè)量的距離范圍更大?
他們經(jīng)過(guò)熱烈討論后,決定增加一組滑輪組試試。圖20(乙)中的A、B、C是小明、小亮和小艷分別畫(huà)出的滑輪組與M連接的示意圖。他們希望通過(guò)電表的示數(shù)間接反映繩上N點(diǎn)的移動(dòng)距離,且要求N點(diǎn)移動(dòng)距離范圍超過(guò)M。
①小明的連接方式能夠達(dá)到目的嗎?請(qǐng)說(shuō)明理由。
② (填“小明”、“小亮”或“小艷”)的連接方式,測(cè)量的N點(diǎn)移動(dòng)距離范圍最大。該連接方式中,電壓表量程的l/3刻度線處表示的N點(diǎn)移動(dòng)距離為 (填“向上”或“向下”移動(dòng)的距離值)。
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