Question

1．实验桌上有已调好的电压表、电阻箱（符号）、滑动变阻器、符合实验要求的恒压电源各一个，阻值已知的定值电阻R₀，开关三个，导线若干．请选用上述实验器材，设计实验证明：“当电阻两端电压不变时，电阻消耗的功率与电阻的关系为P=$\frac{k}{R}$（k为定值）”．
要求：（1）画出实验电路图；
（2）写出实验步骤；
（3）画出数据记录表．（实验时不可拆卸电路）

Answer 1

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两端的电压，根据P=UI分析比较即可．

解答 解：（1）实验电路图如图所示：

（2）实验步骤：
①按照电路图连接电路，将滑动变阻器接入电路阻值调到最大，电阻箱接入电路电阻为R，将R和定值电阻的阻值R₀记录在表格中．
②闭合开关S₁和S₂，用电压表测出电阻箱两端的电压U₁，将U₁的测量数据记录在表格中．
③闭合开关S₁和S₃，用电压表测出电阻箱和定值电阻两端的电压U₂．将U₂的测量数据记录在表格中．
④再分别改变5次电阻箱接入的电阻R．闭合开关S₁和S₂，改变滑动变阻器接入电路的电阻，使电阻箱两端的电压始终为U₁不变．将R的阻值记录在表格中．并仿照步骤③，用电压表测出各次相应的U₂，将U₂的测量数据记录在表格中．
⑤利用公式P=U₁I₁=$\frac{{U}_{1}（{U}_{2}-{U}_{1}）}{{R}_{0}}$和测量数据，计算电阻箱的电功率P，将P的数值记录在表格中．
（3）实验数据记录表格：

R/Ω
R0/Ω
U1/V
U2/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．