Question

实验桌上有如下实验器材：满足实验要求的电源（两端电压值符合实验要求且保持不变）一个、阻值已知的定值电阻一个，电阻箱（电路图符号）一个，滑动变阻器一个，已调零的电流表、电压表各一块，开关一个，导线若干．请选用上述实验器材，设计一个实验证明：在R₁与R₂串联的电路中，如果R₂的电阻值和通过它的电流保持不变，则电阻R₁与R₂的总电功率P与电阻R₁的关系为P=kR₁+b（k和b均为不变量）．请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表．

Answer 1

分析：根据控制变量法，要使通过电路的电流保持不变，必须把电阻箱与滑动变阻器和电流表串联起来，然后利用电压表测出电阻箱和R₂两端的电压，根据P=UI分析比较即可．

解答：解：（1）电阻箱、定值电阻、滑动变阻器串联连接，电压表测量电阻箱和R₂两端的电压，如下图所示：

（2）实验步骤：
①按电路图连接电路，将滑动变阻器、电阻箱的阻值调到最大值．
②闭合开关S，调节电阻箱R₁和滑动变阻器的阻值为适当值．用电流表测量电路的电流I，用电压表测量R₁和R₂两端的电压U，将R₁、I、U的数据记录在实验记录表中． 
③断开开关S，改变电阻箱R₁的阻值后，闭合开关S，再调节滑动变阻器使电流表的示数仍为I，用电压表测量R₁和R₂ 两端的电压U，将R₁、I、U的数据记录在实验记录表中．
④仿照步骤③，再进行4次实验，并记录相应的数据．
⑤利用公式P=UI，分别计算出6次实验中电阻R₁与R₂消耗的总功率P，并记录在实验记录表中．
（3）实验数据记录表：

R1/Ω
I/A
U/V
P/W

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．