Question

实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、开关一个、阻值已知的电阻3个（3个电阻的阻值大小互不相同）和导线若干．要求从实验桌上选择适当器材，设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比“．
（1）请画出实验电路图；
（2）写出主要实验步骤；
（3）设计出实验数据记录表．

Answer 1

解：（1）根据实验目的与实验器材，设计实验电路图如图所示．
（2）实验步骤：①按图将调节好的电流表、电压表及三个阻值不同的电阻R₁、R₂和R₃接入电路；
②闭合开关S，电阻的阻值用R表示，用电压表测电阻两端的电压，电压表的示数用U表示，用电流表测出通过电阻的电流，通过电阻的电流用I表示，并把电阻R和测量数据电压U和电流I的值记录在数据记录表中；
③保持电路不变，依次改变电压表的位置，仿照步骤③，再做5次实验，将各次的电阻值R（R₂、R₃、R_ac、R_ad、R_bd）记录在表格中，分别测量各次的电压U和电流I，并把电阻R和测量数据电压U和电流I的值记录在数据记录表中；
④利用P=UI，计算出各次的电功率，并将数据记录在表格中．
（3）实验数据记录表：

R/Ω
U/V
I/A
P/W

分析：（1）用一个电压表、一个电流表做实验，验证“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”，可把三个电阻与电流表串联在电路中，用电压表依次测出不同电阻两端的电压，据此设计电路图．
（2）做实验时，先按实验的原理图连接实物图，用电流表测电流，用电压表依次测出不同阻值两端的电压，把测量数据记在表格中，最后计算各电阻的功率，分析实验数据．
（3）表格应包含：每次实验的电阻值、电压值、电流值、电功率等内容．
点评：本题考查了，在给定实验器材、实验目的情况下，设计实验电路、安排实验步骤、设计实验数据记录表，难度较大，对考生的能力要求较高，是一道难题．