Question

（2013?昌平區二模）實驗桌上擺放著如下實驗器材：滿足實驗要求的電源1個、阻值已知的定值電阻（R₀）和電阻箱（電路圖符號  ）各一個，已調零的電壓表1塊，滑動變阻器1個，開關若干，導線若干．請選用上述實驗器材，設計一個實驗證明“當電流保持不變時，兩個電阻R₀與R串聯的總功率與電阻R的關系為：P=kR+b（k、b為常量）”．請你畫出實驗電路圖，寫出實驗步驟，畫出實驗數據記錄表．（要求：在實驗過程中不要拆卸電路）

Answer 1

分析：根據實驗要求，將一個定值電阻與電阻箱串聯，因為要保證電流不變，所以還串聯一個滑動變阻器，當改變電阻箱接入電路的電阻時，通過調節滑動變阻器的電阻，使電路中電流不變．因為是證明兩個電阻串聯后兩端的總功率與另一個電阻R的關系為：P=kR+b，所以要測出兩個電阻串聯時兩端的總電壓，根據P=UI得出總功率；R的阻值可從電阻箱上讀出來，根據P=I²R求出定值電阻和電阻箱電阻的電功率，即k=I²，b=I²R₀，這樣改變電阻箱的阻值，調節滑動變阻器的阻值，保證電流不變，就可得到多組數據．記錄在表格中，然后分析歸納就可證明兩個電阻串聯后兩端的總電壓與另一個電阻R的關系為：P=kR+b（k、b為常量）．

解答：答：（1）實驗電路圖：如圖所示．
（2）實驗步驟：
①按照電路圖連接電路，滑動變阻器接入電路電阻最大，電阻箱接入電路電阻為某一合適值R．將R和定值電阻R₀的阻值記錄在表格中．
②閉合開關S₁和S₂，調節滑動變阻器至合適位置時，用電壓表測出定值電阻R₀兩端的電壓為U₁．斷開開關S₂，閉合開關S₁和S₃，用電壓表測出電阻箱和定值電阻兩端的電壓為U₂．將U₁、U₂的測量數據記錄在表格中．
③改變電阻箱接入的電阻R的值，閉合開關S₁和S₂，改變滑動變阻器接入電路的電阻，使定值電阻R₀兩端的電壓始終為U₁不變．斷開開關S₂，閉合開關S₁和S₃，用電壓表測出電阻箱和定值電阻兩端的電壓U₂．將R、U₂的測量數據記錄在表格中．
④仿照步驟③，分別改變4次電阻箱接入的電阻R的值．閉合開關S₁和S₂，改變滑動變阻器接  入電路的電阻，使定值電阻R₀兩端的電壓始終為U₁不變．用電壓表測出各次相應的U₂，將R、U₂的測量數據記錄在表格中．
⑤利用公式P=U₂I=

U2U1

R0

和測量數據，計算R₀與R串聯的總功率P，將P的數值記錄在表格中．
（3）實驗數據記錄表格：

R/Ω
R0/Ω
U1/V
U2/V
P/W

點評：將按實驗要求：要不斷改變變阻箱的阻值從而改變電壓，這時電流要改變；根據控制變量法的思路，要注意保證電流不變，所以要通過滑動變阻器來調節電流保持不變．