Question

實驗桌上提供了如下器材：電源一個（電源電壓6V恒定）、阻值為10Ω的定值電阻器一只；“20Ω 1A”的滑動變阻器一個；量程為0-3V和0-15V的電壓表一只；量程為0-0.6A和0-3A的電流表一只；開關一個．小剛想利用實驗桌上的器材，設計一個實驗證明：“定值電阻的電功率與電壓的平方成正比”．
（1）在虛線框中畫出實驗電路圖
（2）寫出實驗步驟
（3）在這個實驗中，電壓表的量程選用“0-3V”，電流表的量程應選用______．請將你設定的電壓值填入表格中．

電壓/V
電流/A

Answer 1

解：（1）伏安法驗證“定值電阻的電功率與電壓的平方成正比”的實驗電路圖如圖所示．
故答案為：電路圖如右圖所示．
（2）實驗步驟：
①按電路圖連接實驗電路；
②閉合開關，將滑片滑到某一位置，
記錄電壓表與電流表示數I₁和U₁；
③改變變阻器滑片位置，記錄電壓表與電流表示數I₂和U₂；
④仿照步驟（2）再做四次實驗，記錄電壓表與電流表示數分別為I₃ I₄ I₅ I₆ U₃ U₄ U₅ U₆；
⑤根據P=UI分別計算各電壓時的電功率，P₁=U₁I₁；P₂=U₂I₂；
P₃=U₃I₃；P₄=U₄I₄；P₅=U₅I₅；P₆=U₆I₆；
⑥整理實驗器材．
（3）滑動變阻器接入電路電阻為零時，電路電流最大，為你I===0.3A＜0.6A，則電流表應選擇0～0.6A量程；表格如下所示．
故答案為：0～0.6A；表格如下表所示．

電壓/V	2	2.2	2.4	2.6	2.8	3
電流/A

分析：（1）用一個電壓表、一個電流表做實驗，驗證“定值電阻的電功率與電壓的平方成正比”，可把定值電阻與電流表串聯在電路中，用電壓表測出定值電阻兩端的電壓，用滑動變阻器與定值電阻串聯來改變定值電阻兩端的電壓，據此設計電路圖．
（2）做實驗時，先按實驗的原理圖連接實物圖，用電流表測電流，電壓表測出定值阻值兩端的電壓，改變滑動變阻器的阻值，再多測幾組數據記在表格中，最后計算定值電阻的功率，分析實驗數據．
（3）根據串聯電路特點及歐姆定律求出電路的最大電流，根據該電流值確定電流表量程；電壓表量程是0～3V，電阻兩端電壓不能大于電壓表量程3V，合理設置電阻兩端電壓，進行多次測量．
點評：本題考查在給定實驗器材、實驗目的情況下，設計實驗電路、安排實驗步驟、設計實驗數據記錄表，難度較大，對考生的能力要求較高，是一道難題．