Question

（Ⅰ）要測定一個自感系數很大的線圈L的直流電阻，實驗室提供下列器材：

①待測線圈L，阻值約為2Ω，額定電流為2A

②電流表A₁量程為0.6A，內阻為0.2Ω

③電流表A₂量程為3A，內阻為0.2Ω

④變阻器R₁阻值為1-10Ω，變阻器R₂阻值為0-1KΩ。

⑤電池 E，電動勢為9V，內阻很小

⑥定值電阻 R₁=10Ω，R₂=100Ω 

⑦開關S₁，S₂

要求實驗時，改變變阻器，可使在盡可能大的范圍內測得多組A₁表、A₂表的讀數I₁、I₂，利用I₁－I₂的圖象，求出電感線圈的電阻。

（1）實驗中定值電阻應選用______，變阻器應選用_________。

（2）請在方框內畫上電路圖。

（3）I₂—I₁對應的函數關系式為_____________。

（4）實驗結束時應先斷開開關_________________。

（5）由I₂—I₁圖象得出的平均值為6.0，則電感線圈的直流電阻為_____________。

（Ⅱ）卡文迪許設計扭秤實驗測定了萬有引力恒量，實驗中通過萬有引力使石英絲扭轉的辦法巧妙地測量了極小的萬有引力。現有學生研究用某種材料做成的圓柱體在外力矩作用下發生扭轉的規律，具體做法是：做成長為L、半徑為R的圓柱體，使其下端面固定，在上端面施加一個扭轉力矩M，使上端面半徑轉過一扭轉角θ，現記錄實驗數據如下：

實驗次數	M/×10-2N·m	L/×10-2m	R/×10-4m	θ/度
1	1	5	5	5.1
2	2	5	5	10.0
3	2	10	5	19.9
4	2	10	10	5.0
5	3	10	5	30.2
6	3	15	5	44.9
7	4	20	15	8.9

（1）利用上表實驗數據，可以采取____________法，分別研究扭轉角θ與M、θ與L、θ與R的關系，進而得出θ與M、L、R的關系是________________。

（2）用上述材料做成一個長為0.4m，半徑為0.002m的圓柱體，在下端面固定，上端面受到M=4×10^-2N·m的扭轉力矩作用下，上端面將轉過的角度是________。

（3）若定義扭轉系數,則K與R、L的關系是______________。

（4）根據上述結果，為提高實驗的靈敏度，卡文迪許在選取石英絲時，應選用長度_______（選填“長”或“短”）一點、截面_______一點（選填“粗”或“細”）的石英絲。

 

Answer 1

I．（1）    R₁      、    R₃      

（2） I₂—（R_L+R₃+r）I₁/R_L        

（3）        如右圖   

（4）  S₂       （5）    2.04      

II．（1）   控制變量法    、 （或θ∝ML/R²）

（2）     10度          

（3）  （或K∝R²/L），       

（4）     長      、         細       

解析:略