Question

实验桌上有如下器材：满足实验要求的电源一个、滑动变阻器一个、电压表和电流表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干．小文想利用实验桌上的器材，设计一个实验证明：“当电阻两端电压一定时，电阻消耗的电功率和该电阻的阻值成反比”．请根据上述要求帮助小文画出实验电路图，并写出实验步骤．
（1）实验电路图：
（2）实验步骤：

Answer 1

解：（1）实验电路如图所示．
（2）实验步骤：
①按照电路图连接实验电路，闭合开关S，读出电流表、电压表的示数I₁和U并把数据记录在表格中；
②断开开关S，在ab之间换接另一电阻R₂，闭合开关S，改变滑动变阻器电阻，使电压表的示数仍U，读出电流表的示数I₂并把数据记录在表格中；
③仿照步骤②，分别测出接入R₃、R₄、R₅、R₆时所对应的电流I₃、I₄、I₅、I₆，并把数据记录在表格中；
④利用公式P=UI分别计算出电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆消耗的功率P₁、P₂、P₃、P₄、P₅和P₆，并把数据记录在表格中进行比较．
分析：根据控制变量法，要使通过电阻两端的电压保持不变，必须把定值电阻与滑动变阻器和电流表串联起来，然后利用电压表测出定值电阻两端的电压，根据P=UI分析比较即可．
点评：本题考查控制变量法的正确使用和电功率公式的灵活应用，同时考查学生根据题意画电路图的能力，并学会要用所画的电路图经过实验分析得出结论的能力．