Question

3．某物理興趣小組的同學想較精確地測定一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻．實驗室提供了下列器材，小組的同學設計了如圖甲所示的電路原理圖．

A．待測線圈L（直流電阻值約5～7Ω）
B．電流表A₁（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω）
C．電流表A₂（量程0～3A，內(nèi)阻約0.1Ω）
D．靈敏電流計G（量程0.5mA，內(nèi)阻r_g=100Ω）
E．滑動變阻器R₁（阻值為0～10Ω，允許最大電流2A）
F．滑動變阻器R₂（阻值為0～1kΩ，允許最大電流0.5A）
G．定值電阻 R₀（R₀=5900Ω）
H．電池組E （電動勢為4.5V．內(nèi)阻很小）
I．開關兩個S₁、S₂
J．導線若干
（1）請按電路原理圖在答超卡上將乙圖中所缺的導線補接完整．
（2）為了保證實驗的安全，滑動變阻器的滑動觸頭P在實驗開始前應置于乙圖中的a端（選填“a”或“b”）．
（3）為了便于調(diào)節(jié)電路并能較準確的測出線圈的直流電阻，電流表應選A₁（選填“A₁”或A₂”），滑動變阻器應選R₁（選填“R₁”或“R₂”）
（4）小華同學正確選用實驗器材并連接好電路后，A表和G表的讀數(shù)分別為I₁和I₂，他多次測量描給出I₂-I₁圖線如丙圖所示，則利用圖線可以求出該線圈的直流電阻R_L=6.0Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．從理淪上分析，小華同學測出L的阻值R_L等于真實值（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（5）實驗結(jié)束，應先斷開開關S₂（選填“S₁”或“S₂”），理由是避免因為線圈的自感而導致G表被損壞．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實物電路圖．
（2）滑動變阻器采用分壓接法時為保護電路安全閉合開關前滑片應置于分壓電路分壓為零的位置．
（3）根據(jù)通過電流表的最大電流選擇電流表，為方便實驗操作應選擇最大阻值 減小的滑動變阻器．
（4）根據(jù)電路圖要與歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達式，然后根據(jù)圖象求出電阻阻值；根據(jù)實驗電路分析實驗誤差．
（5）通過閉合通過線圈電流發(fā)生變化時會產(chǎn)生自感電流，電流過大會損壞電路元件．

解答 解：（1）根據(jù)電路圖連接實物電路圖如圖所示：

（2）由圖示電路圖可知，滑動變阻器采用分壓接法，為保護電路閉合開關前滑片P應置于a端．
（3）線圈兩端最大電壓為3V，通過線圈的最大電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，則電流表選擇A₁；為方便實驗操作滑動變阻器應選擇R₁．
（4）由歐姆定律可知，線圈電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{{I}_{2}（{r}_{g}+{R}_{0}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，整理得：I₂=$\frac{{R}_{L}}{{r}_{g}+{R}_{0}+{R}_{L}}$I₁，I₂-I₁圖象的斜率：k=$\frac{{R}_{L}}{{r}_{g}+{R}_{0}+{R}_{L}}$，由圖示圖象可知：k=$\frac{△{I}_{2}}{△{I}_{1}}$=0.001，解得：R_L≈6.0Ω；根據(jù)圖示電路準確測出了通過線圈的電流與線圈兩端的電壓，由歐姆定律可知，線圈電阻的測量值等于真實值．
（5）實驗結(jié)束時應先斷開開關S₂，如果先斷開開關S₁，則通過線圈的電流迅速變化，線圈產(chǎn)生較大的自感電動勢，通過表G的電流較大，可能會損壞G表．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）a；（3）A₁；R₁；（4）6.0；等于；（5）S₂；避免因為線圈的自感而導致G表被損壞．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗注意事項、實驗器材的選擇、求電阻阻值等問題，這些都是實驗的�？紗栴}，一定要掌握；要掌握實驗器材的選擇原則；根據(jù)圖示電路圖要與歐姆定律求出圖象的函數(shù)表達式是解題的關鍵．