Question

在学习了电功率的知识后，由P=UI可知，当电流相同时，电功率跟电压成正比，同学们想通过实验来验证该结论与实际情况是否相符．晓彤设计的实验电路如图1甲所示，想验证电阻R₁、R₂、R₃的电功率与其两端电压是否成正比，通过实验测得数据如下表所示．

实验次数	电路状态	电流表示数/A	电压表示数/V	电功率/w
1	闭合S、S1，断开S2、S3	0.60	3.0	1.8
2	闭合S，S2，断开S1、S3	0.60	9.0	3.6
3	闭合S、S3，断开S1、S2	0.60	18.0	?

（1）电阻R₂的阻值是________Ω，第3次实验时电阻R₃的电功率是________W．
（2）通过计算，在图2中完成该实验的图象．晓彤通过对图象的分析，验证了上述结论．

（3）小雪认为晓彤的实验太繁杂，于是设计了如图乙所示的电路，通过滑动变阻器的调节，就可以改变电阻R两端的电压，通过电压表、电流表的示数就可以计算电功率，同样可以得出实验结论．请你对小雪的实验方案进行合理评价．

Answer 1

解：（1）当闭合S、S₁，断开S₂、S₃时，电压表测R₁、R₂、R₃两端的电压，即U₃=18V，
则：R₁+R₂+R₃===30Ω-----------①
当闭合S，S₂，断开S₁、S₃时，电压表测R₁、R₂两端的电压，即U₂=9V，
则：R₁+R₂===15Ω--------------②
当闭合S、S₁，断开S₂、S₃时，电压表测R₁两端的电压，即U₁=3V，
则：R₁===5Ω----------------③
由①②③式可得：R₂=10Ω，R₃=15Ω；
所以R₃的电功率为P₃=I²R₃=（0.6A）²×15Ω=5.4W；
故答案为：10；5.4．
（2）根据描点法分别在2中分别找出（3V，1.8W）、（6V，3.6W），（9V，5.4W）三个点，并连接画出图象，
如下图所示：

（3）小雪的实验方案不正确；
小雪在调节电阻R两端电压的同时，改变了电阻R中的电流；没有有效的控制变量，无法得出正确的结论．
分析：（1）由电路图可知电路为R₁、R₂、R₃的串联电路，闭合不同的开关时电压表测量的电压不变，根据欧姆定律分别求出对应的电阻，利用串联电路的电阻特点分别求出三电阻的阻值，再利用P=I²R求出电阻R₃的电功率；
（2）利用描点法画出该实验的图象，注意要标出横坐标和纵坐标的数值；
（3）分析乙电路图可知，该实验在改变电阻R两端的电压时没有有效的控制通过电阻的电流不变．
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算，以及描点法作图和实验方案的评价；关键是闭合不同的开关时电压表所测电压的判断和控制变量法的灵活运用．