Question

4．為了測一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻R_L，實驗室提供以下器材：
（A）待測線圈L（阻值小于10Ω，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3.0A，內阻r₂約為0.2Ω）
（D）滑動變阻器R₁（0～10Ω）
（E）滑動變阻器R₂（0～1kΩ）
（F）定值電阻R₃=10Ω
（G）定值電阻R₄=100Ω
（H）電源（電動勢E約為9V，內阻很�。�
（I）單刀單擲開關兩只S₁、S₂，導線若干．
要求實驗時，改變滑動變阻器的阻值，在盡可能大的范圍內測得多組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）實驗中定值電阻應選用（填儀器前的字母序號）F，滑動變阻器應選用（填儀器前的字母序號）D．
（2）請你畫完圖甲方框中的實驗電路圖．
（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）實驗結束后應先斷開電鍵S₂然后再斷開電鍵S₁．

Answer 1

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

解答 解：（1）測量線圈的電阻一般采用伏安法，為了防止測量自感系數(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)一個開關． 由于待測線圈L的阻值約為2Ω，額定電流為2A，最大電壓為4V，而電源電動勢為9V，所以定值電阻選F：R₃、滑動變阻器選D：R₁即可．
（2）由于本實驗盡可能大的范圍內測得數(shù)據(jù)，所以必須采用滑動變阻器的分壓接法；電流表A₂的量程大，所以電流表A₂外接電路進行測量，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）實驗結束時為了防止測量自感系數(shù)很大的線圈斷電產(chǎn)生的大自感電流燒壞電表，應先斷開開關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

點評 本題的關鍵是據(jù)實驗要求進行儀器的選擇和滑動變阻器的解法的選擇；要求電流或電壓的測量值從零或很小開始逐漸增大的實驗必須采用分壓電路，且分壓電路中滑動變阻器選擇阻值較小的；儀器的選擇應遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活擇取