Question

2．某物理興趣小組要測定一個自感系數很大的線圈L的直流電阻R_L，實驗室提供下列一些器材：
A．待測線圈L（阻值約為2Ω，額定電流2A）
B．電流表A₁（量程0.6A，內阻r₁=0.2Ω）
C．電流表A₂（量程3A，內阻r₂約0.2Ω）
D．滑動變阻器R₁（0～10Ω）
E．滑動變阻器R₂（0～1kΩ）
F．電源E（電動勢9V，內阻很�。�
G．定值電阻R₃=10Ω
H．定值電阻R₄=100Ω
I．開關兩個S₁和S₂
（1）實驗中定值電阻應選B，滑動變阻器應選E（填器材前代號）．
（2）為了提高測量的準確程度，要使電壓從0開始調節(jié)，開關S₁能控制整個電路．根據你繪出的電路圖，將上圖中實物用筆畫線代替導線將實驗電路補充完整；
（3）某實驗小組實驗步驟如下：
A．按選出的電路圖和實驗器材，連接好實驗電路；
B．合上S₁、S₂，移動滑動變阻器的觸頭P到適當位置，穩(wěn)定后讀出電流表A₁和電流表A₂的示數；
C．移動滑動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；
D．先斷開S₁，再斷開S₂，然后拆除實驗裝置，整理好實驗器材．
上述實驗過程中不妥的一步是D；應改為應先斷開開關S₂，再斷開S₁．
（4）若實驗中A₁、A₂表的讀數分別為I₁、I₂，則電感線圈電阻R_L=$\frac{{I}_{1}{R}_{3}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（結果用I₁、I₂、r₁、R₃或R₄表示）．

Answer 1

分析 從實驗儀器選擇的原則（安全、誤差、操作和節(jié)能角度）選取所用儀器；要使電壓從0開始調節(jié)，開關S₁能控制整個電路，確定所需電路、實驗要求和誤差分析．根據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的電流表則讀數誤差較大；故應選擇B，滑動變阻器應選E才能保證誤差最小和操作最方便．
（2）題意可知，線圈內阻為5Ω；電壓表內阻較大，故采用電流表外接法可以減小誤差，要使電壓從0開始調節(jié)，則用分壓式接法；為了保護電流表，應接入保護電阻R₃電路圖如圖，得出的實物圖如圖所示；
（3）線圈L一個自感系數很大，當先斷開S₁時，會產生較大的自感電流，相當于把電壓表接線柱正負接反，從而使電壓表燒壞，故不妥的一步是D，應該為應先斷開開關S₂，再斷開S₁．
（4）流過線圈的電流I=I2-I1；
并聯部分的電壓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；應先斷開開關S₂，再斷開S₁．（4）$\frac{{I}_{1}{R}_{3}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$

點評 本題考查測量電感內阻；要注意明確儀器的選取考慮實驗儀器的安全、實驗誤差、操作方便和節(jié)能是解題的關鍵，電流表內接法和外接法的誤差分析．