Question

3．某物理興趣小組的同學(xué)想較精確地測(cè)定一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻．實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材，小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路原理圖．

A．待測(cè)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(jì)G（量程0.5mA，內(nèi)阻r_g=100Ω）
E．滑動(dòng)變阻器R₁（阻值為0～10Ω，允許最大電流2A）
F．滑動(dòng)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(dòng)勢(shì)為4.5V．內(nèi)阻很�。�
I．開關(guān)兩個(gè)S₁、S₂
J．導(dǎo)線若干
（1）請(qǐng)按電路原理圖在答超卡上將乙圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整．
（2）為了保證實(shí)驗(yàn)的安全，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P在實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)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(zhǔn)確的測(cè)出線圈的直流電阻，電流表應(yīng)選A₁（選填“A₁”或A₂”），滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₁（選填“R₁”或“R₂”）
（4）小華同學(xué)正確選用實(shí)驗(yàn)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(cè)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(xué)測(cè)出L的阻值R_L等于真實(shí)值（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，應(yīng)先斷開開關(guān)S₂（選填“S₁”或“S₂”），理由是避免因?yàn)榫�圈的自感而導(dǎo)致G表被損壞．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖．
（2）滑動(dòng)變阻器采用分壓接法時(shí)為保護(hù)電路安全閉合開關(guān)前滑片應(yīng)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(shí)驗(yàn)操作應(yīng)選擇最大阻值 減小的滑動(dòng)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(dá)式，然后根據(jù)圖象求出電阻阻值；根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路分析實(shí)驗(yàn)誤差．
（5）通過閉合通過線圈電流發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生自感電流，電流過大會(huì)損壞電路元件．

解答 解：（1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖如圖所示：

（2）由圖示電路圖可知，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，為保護(hù)電路閉合開關(guān)前滑片P應(yīng)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(shí)驗(yàn)操作滑動(dòng)變阻器應(yīng)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(zhǔn)確測(cè)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(cè)量值等于真實(shí)值．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先斷開開關(guān)S₂，如果先斷開開關(guān)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(dòng)勢(shì)，通過表G的電流較大，可能會(huì)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?yàn)榫�圈的自感而導(dǎo)致G表被損壞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、求電阻阻值等問題，這些都是實(shí)驗(yàn)的�？紗栴}，一定要掌握；要掌握實(shí)驗(yàn)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(dá)式是解題的關(guān)鍵．