2.学习了电学知识后,小明、小亮和小艳所在的兴趣小组发现:电学量的变化往往能够用来反映力学、热学、光学等物理量的变化.在老师的点拨下,他们在探究过程中不断完善和优化方案,共同设计了一种利用电学量的变化来反映力学距离变化的装置.
(1)图甲所示是他们最初设计的装置原理图.图中R
0是定值电阻,ab是总电阻为9Ω、长60cm、粗细均匀、电阻随长度均匀变化,且沿竖直方向固定放置的金属杆,M是上下均有挂环、可沿竖直导轨上下移动的小物块,M上连有一根左端有滑片P、电阻不计的水平金属细杆,细杆与导线以及P与ab均接触良好.P在ab的中点时,对应于M既不上移也不下移的位置.除金属杆ab、小物块M、金属细杆和导轨外,他们还准备了以下器材:
A.电源(提供4V的稳定电压) B.电流表A(量程0~0.6A)
C.电压表V
1(量程0~3V) D.电压表V
2(量程0~15V)
E.定值电阻R
0(1Ω、3Ω、5Ω和6Ω的电阻各一个)
F.开关S一个,导线(足够长)若干
①认真研究该原理图后,小艳认为图中只需一个电表即可,于是她将电流表去掉,则电流表所在处应该用一根导线替代(填“让其断路”或“用一根导线替代”).
②小明和小亮认为:该装置应该尽量大的反映M移动的距离范围,同时还希望电压表上的每根刻度线都能够表示出M移动的距离值.要达到此目的,电压表应该选C(填器材序号字母);定值电阻R
0应该选阻值为3Ω的电阻.
③在选择好合适的电压表和电阻后,当滑片P在ab的中点,M既不上移也不下移时,电压表的示数为1.5V.
(2)老师在充分肯定他们的设计方案后,提出一个建议:能否在上述改进并初步完善的方案基础上再想想办法,使测量的距离范围更大?
他们经过热烈讨论后,决定增加一组滑轮组试试.乙中的A、B、C是小明、小亮和小艳分别画出的滑轮组与M连接的示意图.他们希望通过电表的示数间接反映绳上N点的移动距离,且要求N点移动距离范围超过M.
①小明的连接方式能够达到目的吗?不能(选填“能”或“不能”).
②小亮的连接方式,测量的N点移动距离范围最大.以此连接方式,若电压表的指针指在量程的1/3的刻度线处,则表示的N点向上(填“向上”或“向下”)移动了50cm的距离.