Question

13．實驗桌上有如下器材：滿足實驗要求的電源一個、電流表和電壓表各一只、滑動變阻器一個、電阻箱（在電路圖中符號為）一個、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干．請選用上述實驗器材，設(shè)計一個實驗證明“當通過電阻的電流保持不變時，電阻消耗的電功率與該電阻的阻值成正比”．請你畫出實驗電路圖，寫出實驗步驟，畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格．
（1）請在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖：
（2）寫出實驗步驟：
①將電壓表、電流表調(diào)零，斷開開關(guān)，按電路圖連接電路，將滑動變阻器的滑片調(diào)至阻值最大處；
②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R，閉合開關(guān)S，將滑動變阻器的滑片調(diào)至適當位置，讀出電流表A的示數(shù)I，電壓表V的示數(shù)U，將I、R和U記示在實驗數(shù)據(jù)記示表中：
③斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R₂，再閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電流表的示數(shù)仍為I，讀出電壓表V的示數(shù)U₂，將R₂和U₂記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中
④仿照步驟（3），分別改變4次電阻箱的阻值，用電壓表V分別測量相應(yīng)的電壓值，并分別將相對應(yīng)的R和U記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中；
⑤利用公式P=UI，分別計算電阻消耗的6次電功率，并分別記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中．
（3）設(shè)計出實驗數(shù)據(jù)記示表．

Answer 1

分析 （1）由于電阻箱阻值可以調(diào)節(jié)且阻值可以直接讀出，所以電阻箱可作為被測電阻使用；電阻箱阻值改變時可調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值，使電路電流保持不變，因此電阻箱與滑動變阻器要串聯(lián)接入電路；電流表串聯(lián)接入電路，測流過電阻箱的電流；電壓表與電阻箱并聯(lián)，測電阻箱兩端電壓；據(jù)此畫出實驗原理圖；
（2）根據(jù)實驗?zāi)康募皩嶒灣ＷR合理安排實驗步驟；
（3）實驗數(shù)據(jù)記錄表應(yīng)包括：電壓、電流、電阻、功率等內(nèi)容．

解答 解：（1）實驗電路圖：電源、開關(guān)、滑動變阻器、電阻箱、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表與電阻箱并聯(lián)，電路圖如圖所示：

（2）實驗步驟：
①將電壓表、電流表調(diào)零，斷開開關(guān)，按電路圖連接電路，將滑動變阻器的滑片調(diào)至阻值最大處；
②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R，閉合開關(guān)S，將滑動變阻器的滑片調(diào)至適當位置，讀出電流表A的示數(shù)I，電壓表V的示數(shù)U，將I、R和U記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中；
（3）斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R₂，再閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電流表的示數(shù)仍為I，讀出電壓表V的示數(shù)U₂，將R₂和U₂記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中； 
（4）仿照步驟（3），分別改變4次電阻箱的阻值，用電壓表V分別測量相應(yīng)的電壓大小，并分別將相對應(yīng)的R₃、R₄、R₅、R₆和U₃、U₄、U₅、U₆的數(shù)據(jù)記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中；
（5）利用公式P=UI，分別計算出電阻消耗的6次電功率，并分別記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中．
根據(jù)實驗需要記錄的數(shù)據(jù)，設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表如下表所示：

I/A
R/Ω
U/V
P/W

故答案為：（1）見上圖；（2）①將滑動變阻器的滑片調(diào)至阻值最大處；③斷開開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R₂，再閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電流表的示數(shù)仍為I，讀出電壓表V的示數(shù)U₂，將R₂和U₂記錄在實驗數(shù)據(jù)記錄表中； ④仿照步驟（3），分別改變4次電阻箱的阻值；⑤P=UI；（3）見上表．

點評 本題為設(shè)計實驗題，包括電路圖、實驗步驟的設(shè)計，是一道難題．