Question

(8分)為了精確測量某一玩具電動機中線圈的電阻，某實驗小組設計了如圖甲所示的電路，可供選擇的儀器如下：
電流表A₁(0～3A，約0.1Ω)；               滑動變阻器R₁(1000Ω)；
電流表A₂(0～100mA，約3Ω)；             滑動變阻器R₂(10Ω)；
定值電阻R₀＝20Ω；電源E(3V，約1Ω)；     電壓表及開關、導線若干。

⑴請按圖甲將圖乙實物圖連接完整；
⑵應選擇的電流表是       ，滑動變阻器是       ；
⑶測量過程中應保證電動機             (選填“轉動”或“不轉動”)；
⑷該實驗小組已將實驗測得的數據在圖丙中標出，請你由標出的點作出圖線，并根據圖線求得玩具電動機M中線圈電阻R＝       Ω。(結果保留兩位有效數字)

Answer 1

⑴略，見解析；⑵A₂，R₂；⑶不轉動；⑷略，見解析，20Ω(19～22Ω)。

試題分析：⑴根據題圖甲可知，采用了滑線變阻器的分壓式接法，故需從滑線變阻器的左下接線柱引線至電源的負極，電壓表測量了定值電阻R₀與電動機兩端的電壓，采用電流表的外接法，故需從電壓表的“＋”接線柱引線至電流表的“－”接線柱或電動機與電流表連線的接線柱，其電路連接如下圖所示；

⑵假設電動機電阻為零，流過電流表的最大電流約為：＝0.15A，顯然所選用的電流表應是A₂，若用A₁，指針僅僅在左端較小區域內，讀數誤差太大，又因滑線變阻器采用分壓式接法，若選用阻值較大的R₁調節不方便，所以應選用阻值較小的R₂；
⑶本實驗所用的方法是伏安法測電阻，原理是歐姆定律，因此應用于純電阻電路，即電動機處于不轉動狀態；
⑷根據描點作圖，作出U-I關系圖線如下圖所示，在該U-I關系圖象中，其斜率即表示了電動機與定值電阻阻值之和，有：R＝k－R₀＝Ω－20Ω＝20Ω(由于讀數誤差，結果在19～22Ω之間均可)。