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    电学量往往能够反映力学、热学等物理量的变化，如图是王斌同学设计的测量装置，它能够通过电压表读出球体的直径．图中M、N是两块平行夹板，N板固定，M板可带动滑片P上下移动，并使Pb的长度始终与被测直径相同．已知电源电压4V，R0=20Ω，电压表量程为
    0～3 V，变阻器ab总长度为20cm，其每厘米的电阻值为4Ω．
    （1）求被测直径是5cm时，电路中的电流和电压表的读数；
    （2）该装置所能测量的直径范围是多少？
    （3）当王斌在电压表上标出5cm、10cm、15cm三个直径刻度时，发现刻度之间并不等距，老师提示：改进电路就能使刻度均匀．请你帮助王斌画出改进后的电路图（画出电路部分即可）．

    解：（1）被测直径是5cm时，RPB=5×4Ω=20Ω，则
    电路中的电流I===0.1A，
    电压表的示数UPB=IRPB=0.1A×20Ω=2V；
    （2）电压表的示数为3V时，该装置所能测量的直径最大，
    ∵串联电路各处的电流相等，
    ∴=，即=，
    解得：RPB′=60Ω，
    故d==15cm，
    所以该装置所能测量的直径范围是0～15cm；
    （3）当定值电阻与Rab的最大阻值串联，电压表测滑动变阻器下端接入电路中电阻时，电路中的电流不变，根据欧姆定律可知电压表的示数与变阻器下方电阻成正比，改进的电路图如下图所示：

    答：（1）被测直径是5cm时，电路中的电流为0.1A，电压表的读数为2V；
    （2）该装置所能测量的直径范围是0～15cm；
    （3）如上图所示．
    分析：（1）根据题意求出变阻器接入电路中的电阻，根据电阻的串联和欧姆定律的应用求出电路中的电流即为电流表的示数，再利用欧姆定律求出变阻器两端的电压即为电压表的示数；
    （2）当电压表的示数为3V时，该装置所能测量的直径最大，根据串联电路各处的电流相等和串联电路的电压特点得出等式即可求出变阻器接入电路中的最大阻值，进一步根据题意求出该装置所能测量的直径范围；
    （3）要使刻度之间等距只需电压表的示数与被测电阻的阻值成正比即可．
    点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，根据题意得出球的直径与接入电路中电阻的关系以及会判断该装置所能测量的直径范围是本题的关键，难点是根据电压表的示数与变阻器接入电路的电阻成正比设计电路．
    练习册系列答案
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    科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

    精英家教网学习了电学知识后，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．在冯老师的点拨下，他们在探究过程中不断完善和优化方案，共同设计了一种用电学量的变化来反映力学量--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R0是定值电阻，ab是总电阻为9欧，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．（量程0～3V）  D．电压表V2（量程0～15V）
    E．定值电阻R0（1欧、3欧、5欧和6欧的电阻各一个）  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
     
    （填“让其断路”或“用一根导线替代”）．
    ②小明和小亮认为：该装置应该尽量大地反映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肘移动的距离值．要达到此目的，电压表应该选
     
    （填器材序号字母）；定值电阻应该选阻值为
     
    欧的．
    ③在他们改进并初步完善的设计方案中，P在ab的中点，M既不上移也不下移时，电压表的示数是
     
    ．

    精英家教网（2）冯老师在充分肯定他们的设计方案后，提出-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．图中的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？请说明理由．
     
    ．
    ②
     
    （填“小明”、“小亮”或“小艳”）的连接方式，测量的N点移动距离范围最大．该连接方式中，电压表量程的l/3刻度线处表示的N点移动距离为
     
    （填“向上”或“向下”移动的距离值）．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2012?思明区质检）电学量往往能够反映力学、热学等物理量的变化，如图是王斌同学设计的测量装置，它能够通过电压表读出球体的直径．图中M、N是两块平行夹板，N板固定，M板可带动滑片P上下移动，并使Pb的长度始终与被测直径相同．已知电源电压4V，R0=20Ω，电压表量程为
    0～3 V，变阻器ab总长度为20cm，其每厘米的电阻值为4Ω．
    （1）求被测直径是5cm时，电路中的电流和电压表的读数；
    （2）该装置所能测量的直径范围是多少？
    （3）当王斌在电压表上标出5cm、10cm、15cm三个直径刻度时，发现刻度之间并不等距，老师提示：改进电路就能使刻度均匀．请你帮助王斌画出改进后的电路图（画出电路部分即可）．

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    科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2013?河西区二模）学习了电学知识后，某中学物理兴趣小组的同学们发现，电学量的变化往往能用来反映力学、热学、光学等物理量的变化．在老师的帮助下，他们共同设计了一种用电学量的变化来反映力学量-----距离变化的装置．
    （1）如1所示是他们最初设计的装置原理图，图中R0是定值电阻，ab是沿竖直方向固定放置的长60cm粗细均匀的金属杆，其电阻Rab为9Ω，电阻随长度变化均匀；M是上下均有挂环、可沿竖直导轨上P移动的小物块，它左端用水平金属细杆（电阻不计）与滑片P相连，P与ab接触良好；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．电源表A（量程0～0.6A）
    C．电压表V1（量程0～3V）
    D．电压表V2（量程0～15V）
    E．定值电阻R0（1Ω、3Ω、5Ω的电阻各一个）
    F．开关S一个、导线（足够长）若干
    ①同学们认为，该装置应该尽可能地反映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移动是距离值，要达到此目的，电压表应该选
    C
    C
    （填器材序号字母）、定值电阻R的阻值应该选
    3
    3
    Ω的．
    ②在他们①的设计的设计方案中，P在ab的中点时，电压表的示数是
    1.5
    1.5
    V．
    （2）老师在充分肯定他们的设计方案后，提出一个建议，能否在上述实验方案的基础上再想想办法，使测量的距离范围更大？
    他们经过讨论后，决定增加一组滑轮组试试，图2所示的三个图分别是小明、小亮和小艳设计的滑轮组与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
    不能
    （选填“能”或“不能”），请你说明理由：
    根据滑轮组绳的绕法可知，N点的移动距离范围小于M
    根据滑轮组绳的绕法可知，N点的移动距离范围小于M

    ②
    小亮
    小亮
    （填“小明”、“小亮”、或“小艳”）的连接方式能使测量的N点移动距离范围最大．

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    科目：初中物理 来源：2012年福建省厦门市思明区初中学业质量检查物理试卷（解析版） 题型：解答题

    电学量往往能够反映力学、热学等物理量的变化，如图是王斌同学设计的测量装置，它能够通过电压表读出球体的直径．图中M、N是两块平行夹板，N板固定，M板可带动滑片P上下移动，并使Pb的长度始终与被测直径相同．已知电源电压4V，R=20Ω，电压表量程为
    0～3 V，变阻器ab总长度为20cm，其每厘米的电阻值为4Ω．
    （1）求被测直径是5cm时，电路中的电流和电压表的读数；
    （2）该装置所能测量的直径范围是多少？
    （3）当王斌在电压表上标出5cm、10cm、15cm三个直径刻度时，发现刻度之间并不等距，老师提示：改进电路就能使刻度均匀．请你帮助王斌画出改进后的电路图（画出电路部分即可）．

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