Question

2．某物理興趣小組要測(cè)定一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻R_L，實(shí)驗(yàn)室提供下列一些器材：
A．待測(cè)線圈L（阻值約為2Ω，額定電流2A）
B．電流表A₁（量程0.6A，內(nèi)阻r₁=0.2Ω）
C．電流表A₂（量程3A，內(nèi)阻r₂約0.2Ω）
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0～1kΩ）
F．電源E（電動(dòng)勢(shì)9V，內(nèi)阻很�。�
G．定值電阻R₃=10Ω
H．定值電阻R₄=100Ω
I．開關(guān)兩個(gè)S₁和S₂
（1）實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)選B，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E（填器材前代號(hào)）．
（2）為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確程度，要使電壓從0開始調(diào)節(jié)，開關(guān)S₁能控制整個(gè)電路．根據(jù)你繪出的電路圖，將上圖中實(shí)物用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整；
（3）某實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．按選出的電路圖和實(shí)驗(yàn)器材，連接好實(shí)驗(yàn)電路；
B．合上S₁、S₂，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭P到適當(dāng)位置，穩(wěn)定后讀出電流表A₁和電流表A₂的示數(shù)；
C．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭到不同位置，每次穩(wěn)定后讀出電流表A₁、電流表A₂的示數(shù)；
D．先斷開S₁，再斷開S₂，然后拆除實(shí)驗(yàn)裝置，整理好實(shí)驗(yàn)器材．
上述實(shí)驗(yàn)過程中不妥的一步是D；應(yīng)改為應(yīng)先斷開開關(guān)S₂，再斷開S₁．
（4）若實(shí)驗(yàn)中A₁、A₂表的讀數(shù)分別為I₁、I₂，則電感線圈電阻R_L=$\frac{{I}_{1}{R}_{3}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（結(jié)果用I₁、I₂、r₁、R₃或R₄表示）．

Answer 1

分析 從實(shí)驗(yàn)儀器選擇的原則（安全、誤差、操作和節(jié)能角度）選取所用儀器；要使電壓從0開始調(diào)節(jié)，開關(guān)S₁能控制整個(gè)電路，確定所需電路、實(shí)驗(yàn)要求和誤差分析．根據(jù)歐姆定律可求得電感線圈電阻．

解答 解：（1）電源電壓為4V，待測(cè)線圈L，阻值約為5Ω，則電流I=$\frac{E}{R}=\frac{4}{5}=0.8A$，所以最大電流為0.8A，若采用3A的電流表則讀數(shù)誤差較大；故應(yīng)選擇B，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E才能保證誤差最小和操作最方便．
（2）題意可知，線圈內(nèi)阻為5Ω；電壓表內(nèi)阻較大，故采用電流表外接法可以減小誤差，要使電壓從0開始調(diào)節(jié)，則用分壓式接法；為了保護(hù)電流表，應(yīng)接入保護(hù)電阻R₃電路圖如圖，得出的實(shí)物圖如圖所示；
（3）線圈L一個(gè)自感系數(shù)很大，當(dāng)先斷開S₁時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的自感電流，相當(dāng)于把電壓表接線柱正負(fù)接反，從而使電壓表燒壞，故不妥的一步是D，應(yīng)該為應(yīng)先斷開開關(guān)S₂，再斷開S₁．
（4）流過線圈的電流I=I2-I1；
并聯(lián)部分的電壓U=I₁R₃
R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{3}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$
故答案為：（1）B，E；（2）如圖所示； （3）D；應(yīng)先斷開開關(guān)S₂，再斷開S₁．（4）$\frac{{I}_{1}{R}_{3}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電感內(nèi)阻；要注意明確儀器的選取考慮實(shí)驗(yàn)儀器的安全、實(shí)驗(yàn)誤差、操作方便和節(jié)能是解題的關(guān)鍵，電流表內(nèi)接法和外接法的誤差分析．