Question

2．某物理兴趣小组要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻R_L，实验室提供下列一些器材：
A．待测线圈L（阻值约为2Ω，额定电流2A）
B．电流表A₁（量程0.6A，内阻r₁=0.2Ω）
C．电流表A₂（量程3A，内阻r₂约0.2Ω）
D．滑动变阻器R₁（0～10Ω）
E．滑动变阻器R₂（0～1kΩ）
F．电源E（电动势9V，内阻很小）
G．定值电阻R₃=10Ω
H．定值电阻R₄=100Ω
I．开关两个S₁和S₂
（1）实验中定值电阻应选B，滑动变阻器应选E（填器材前代号）．
（2）为了提高测量的准确程度，要使电压从0开始调节，开关S₁能控制整个电路．根据你绘出的电路图，将上图中实物用笔画线代替导线将实验电路补充完整；
（3）某实验小组实验步骤如下：
A．按选出的电路图和实验器材，连接好实验电路；
B．合上S₁、S₂，移动滑动变阻器的触头P到适当位置，稳定后读出电流表A₁和电流表A₂的示数；
C．移动滑动变阻器触头到不同位置，每次稳定后读出电流表A₁、电流表A₂的示数；
D．先断开S₁，再断开S₂，然后拆除实验装置，整理好实验器材．
上述实验过程中不妥的一步是D；应改为应先断开开关S₂，再断开S₁．
（4）若实验中A₁、A₂表的读数分别为I₁、I₂，则电感线圈电阻R_L=$\frac{{I}_{1}{R}_{3}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（结果用I₁、I₂、r₁、R₃或R₄表示）．

Answer 1

分析 从实验仪器选择的原则（安全、误差、操作和节能角度）选取所用仪器；要使电压从0开始调节，开关S₁能控制整个电路，确定所需电路、实验要求和误差分析．根据欧姆定律可求得电感线圈电阻．

解答 解：（1）电源电压为4V，待测线圈L，阻值约为5Ω，则电流I=$\frac{E}{R}=\frac{4}{5}=0.8A$，所以最大电流为0.8A，若采用3A的电流表则读数误差较大；故应选择B，滑动变阻器应选E才能保证误差最小和操作最方便．
（2）题意可知，线圈内阻为5Ω；电压表内阻较大，故采用电流表外接法可以减小误差，要使电压从0开始调节，则用分压式接法；为了保护电流表，应接入保护电阻R₃电路图如图，得出的实物图如图所示；
（3）线圈L一个自感系数很大，当先断开S₁时，会产生较大的自感电流，相当于把电压表接线柱正负接反，从而使电压表烧坏，故不妥的一步是D，应该为应先断开开关S₂，再断开S₁．
（4）流过线圈的电流I=I2-I1；
并联部分的电压U=I₁R₃
R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{3}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$
故答案为：（1）B，E；（2）如图所示； （3）D；应先断开开关S₂，再断开S₁．（4）$\frac{{I}_{1}{R}_{3}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$

点评 本题考查测量电感内阻；要注意明确仪器的选取考虑实验仪器的安全、实验误差、操作方便和节能是解题的关键，电流表内接法和外接法的误差分析．