Question

4．為了測(cè)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)室提供以下器材：
（A）待測(cè)線圈L（阻值小于10Ω，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3.0A，內(nèi)阻r₂約為0.2Ω）
（D）滑動(dòng)變阻器R₁（0～10Ω）
（E）滑動(dòng)變阻器R₂（0～1kΩ）
（F）定值電阻R₃=10Ω
（G）定值電阻R₄=100Ω
（H）電源（電動(dòng)勢(shì)E約為9V，內(nèi)阻很小）
（I）單刀單擲開關(guān)兩只S₁、S₂，導(dǎo)線若干．
要求實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，在盡可能大的范圍內(nèi)測(cè)得多組A₁表和A₂表的讀數(shù)I₁、I₂，然后利用給出的I₂-I₁圖象（如圖乙所示），求出線圈的電阻R_L．

（1）實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)選用（填儀器前的字母序號(hào)）F，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用（填儀器前的字母序號(hào)）D．
（2）請(qǐng)你畫完圖甲方框中的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）由I₂-I₁圖象，求得線圈的直流電阻R_L=2.0Ω．（保留兩位有效數(shù)字）
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)先斷開電鍵S₂然后再斷開電鍵S₁．

Answer 1

分析 （1）測(cè)量線圈自感很大，連接實(shí)物圖時(shí)要考慮到保護(hù)電路，通過對(duì)電壓和電流的分析，選擇滑動(dòng)變阻器和定值電阻；
（2）根據(jù)題意確定滑動(dòng)變阻器與電流表接法，然后完成實(shí)驗(yàn)電路．
（3）根據(jù)部分電路的歐姆定律可表示出通過兩個(gè)電表的電流關(guān)系，根據(jù)兩個(gè)電流表示數(shù)的關(guān)系可求出電感線圈的電阻．
（4）實(shí)驗(yàn)中要保護(hù)電流表A₁，從而判斷先斷開哪個(gè)電鍵．

解答 解：（1）測(cè)量線圈的電阻一般采用伏安法，為了防止測(cè)量自感系數(shù)很大的線圈斷電產(chǎn)生的大自感電流燒壞電表，可與電表串聯(lián)一個(gè)開關(guān)． 由于待測(cè)線圈L的阻值約為2Ω，額定電流為2A，最大電壓為4V，而電源電動(dòng)勢(shì)為9V，所以定值電阻選F：R₃、滑動(dòng)變阻器選D：R₁即可．
（2）由于本實(shí)驗(yàn)盡可能大的范圍內(nèi)測(cè)得數(shù)據(jù)，所以必須采用滑動(dòng)變阻器的分壓接法；電流表A₂的量程大，所以電流表A₂外接電路進(jìn)行測(cè)量，電路如圖所示．

（3）由電路圖知自感線圈兩端的電壓與下邊支路電壓相等，所以I₁（R₁+r₁）=（I₂-I₁）R_L，
解得：R_L=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$（R₁+r₁），從I₁--I₂圖象上選取一組數(shù)據(jù)，如（0.3，1.8）代入公式解得：R_L=2.0Ω．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)為了防止測(cè)量自感系數(shù)很大的線圈斷電產(chǎn)生的大自感電流燒壞電表，應(yīng)先斷開開關(guān)S₂ ．才能斷開S₁；
④故答案為：①F；D；②電路圖如圖所示；③2.04；④S₂；S₁

點(diǎn)評(píng) 本題的關(guān)鍵是據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行儀器的選擇和滑動(dòng)變阻器的解法的選擇；要求電流或電壓的測(cè)量值從零或很小開始逐漸增大的實(shí)驗(yàn)必須采用分壓電路，且分壓電路中滑動(dòng)變阻器選擇阻值較小的；儀器的選擇應(yīng)遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活擇取