Question

3．實驗桌上有如下實驗器材：滿足實驗要求的電源、阻值已知的定值電阻若干、滑動變阻器、已調零的電流表和電壓表各一塊、開關一個、導線若干．請選用上述實驗器材，設計一個實驗證明：“當定值電阻兩端的電壓保持不變，通過定值電阻的電流I和定值電阻的阻值R的關系為：I=$\frac{K}{R}$（K為常數）”．請你畫出實驗電路圖；寫出實驗步驟；畫出實驗數據記錄表．

Answer 1

分析 ①因要求電阻的電壓不變，所以電壓表并聯在定值電阻的兩端，將電流表與變阻器與定值電阻串聯接入電路中；
②將3個不同的電阻分別串聯接入電路中，移動滑片使電壓表示數保持不變，記下對應的電流大小，比較電阻與電流的乘積大小；
③欄目分實驗次數、電阻大小、電流大小及電阻與電流的乘積．

解答 解：①因控制定值電阻的電壓保持不變，所以電壓表要并聯在定值電阻的兩端，電流表與定值電阻串聯，為得出具有普遍性的結論，應多次測量，所以應將變阻器串聯在電路中，如下圖所示：


②a如上圖連接電路，接入電路的定值電阻為R₁，閉合開關前，應將滑片移動到最右端，閉合開關，移動滑片，記下電壓表示數U和電流表示數I₁；
b斷開開關，換上另一個定值電阻R₂后，將滑片移動到最右端，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數保持與上次相同，記下電流表的示數I₂；
c重復上面的步驟，換上第3個定值電阻R₃，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數保持不變，記下電流表的示數I₃；
d比較3次實驗中電阻大小與對應的電流大小的乘積，從而驗證：當定值電阻兩端的電壓保持不變，通過定值電阻的電流I和定值電阻的阻值R的關系為：I=$\frac{K}{R}$（K為常數）．
③實驗數據記錄表格

實驗次數	電阻R大小/Ω	電流I大小/A	RI之積/Ω•A
1
2
3

故答案為：①電路圖如上圖所示；
②a如上圖連接電路，接入電路的定值電阻為R₁，閉合開關前，應將滑片移動到最右端，閉合開關，移動滑片，記下電壓表示數U和電流表示I₁；
b斷開開關，將滑片移動到最右羰，換上另一個定值電阻R₂后，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數保持不變，記下電流表的示數I₂；
c重復上面的步驟，換上第3個定值電阻R₃，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數保持不變，記下電流表的示數I₃；
d比較3次實驗中電阻大小與對應的電流大小的乘積，從而驗證：當定值電阻兩端的電壓保持不變，通過定值電阻的電流I和定值電阻的阻值R的關系為：I=$\frac{K}{R}$（K為常數）．
③如上表所示．

點評 本題考查學生設計實驗方案的能力、數據處理、及設及實驗表格的能力，根據要求設計出電路圖是關鍵．