Question

（2012?平谷區(qū)一模）實(shí)驗(yàn)桌上擺放著如下實(shí)驗(yàn)器材：滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源1個(gè)、阻值已知的定值電阻（R₀）和電阻箱（電路圖符號(hào)）各一個(gè)，電流表、電壓表各1塊，滑動(dòng)變阻器1個(gè)，開關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干．請(qǐng)選用上述實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明“兩個(gè)電阻R₀與R串聯(lián)，當(dāng)通過這兩個(gè)電阻的電流和電阻R₀保持不變時(shí)，這兩個(gè)電阻串聯(lián)后的總功率與電阻R的關(guān)系為：P=I²R+k（k為常量）”．請(qǐng)你畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，寫出實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表．

Answer 1

分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，將一個(gè)定值電阻與電阻箱串聯(lián)，因?yàn)橐�保證電流不變，所以還串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)改變電阻箱接入電路的電阻時(shí)，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的電阻，使電路中電流不變．因?yàn)槭亲C明兩個(gè)電阻串聯(lián)后兩端的總功率與另一個(gè)電阻R的關(guān)系為：P=I²R+k，所以要測(cè)出兩個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)兩端的總電壓，根據(jù)P=UI得出總功率；R的阻值可從電阻箱上讀出來，根據(jù)P=I²R求出定值電阻和電阻箱電阻的電功率，即k=I²R₀；這樣改變電阻箱的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，保證電流不變，就可得到多組數(shù)據(jù)．記錄在表格中，然后分析歸納就可證明兩個(gè)電阻串聯(lián)后兩端的總電壓與另一個(gè)電阻R的關(guān)系為：P=I²R+k（k為常量）．

解答：解：（1）電阻R₀與電阻箱、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，電壓表測(cè)電阻箱和定值電阻兩端的電壓，如下圖所示：

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①調(diào)節(jié)電流表、電壓表使指針在零刻線位置；斷開開關(guān)S，按照電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路；
②閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R為適當(dāng)電阻值R₁．讀出電流表、電壓表的示數(shù)I₁和U，并把數(shù)據(jù)R₀、R₁、I和U記錄在表格中；
③仿照步驟②，分別改變5次電阻箱R的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表的示數(shù)保持不變，用電壓表測(cè)量相應(yīng)電壓的數(shù)據(jù)，讀出電阻值R₂、R₃、R₄、R₅、R₆及所對(duì)應(yīng)的電壓值U₂、U₃、U₄、U₅、U₆并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；
④利用P=UI求出兩個(gè)電阻串聯(lián)后的總功率，根據(jù)P=I²R求出R、R₀的功率，并記錄在數(shù)據(jù)記錄表格中．
（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
R0/Ω
R/Ω
I/A
U/V
P總
PR
P0

點(diǎn)評(píng)：將按實(shí)驗(yàn)要求：要不斷改變變阻箱的阻值從而改變電壓，這時(shí)電流要改變；根據(jù)控制變量法的思路，要注意保證電流不變，所以要通過滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)電流保持不變．