Question

實驗桌上有如下器材：符合實驗要求的電源一個、電流表和電壓表各一只、開關一個、阻值已知的定值電阻若干（阻值不同）和導線若干。要求：從實驗桌上選擇適當器材，設計一個實驗證明：“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”。
（1）請畫出實驗電路圖；
（2）寫出主要實驗步驟；
（3）設計出實驗數據記錄表。

Answer 1

（1）

（2）實驗步驟：
①按電路圖將電流表、電壓表和六個阻值不同的電阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆接入電路中，并把這六個電阻的阻值記錄在表格中；
②閉合開關S，測出R₁兩端的電壓和通過R₁的電流，并把數據記錄在表格中；
③斷開開關S，把電壓表并聯在R₂兩端，仿照步驟②，測出R₂兩端的電壓和通過R₂的電流，并把數據記錄在表格中；
④仿照步驟③，分別測出電阻R₃、R₄、R₅、R₆兩端的電壓和相應的電流，并把數據記錄在表格中；
⑤利用公式P=UI分別計算出R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆消耗的電功率，并把數據記錄在表格中。
（3）實驗數據記錄表

R/Ω
U/V
I/A
P/W

試題分析：（1）為了讓通過電阻的電流保持不變，可以利用串聯電路電流處處相等的特點，讓各阻值不同的電阻串聯接入電路，用電流表測電路電流，用電壓表分別測量各電阻電壓并記錄各電壓值，然后由P=UI比較功率大小，從而得出結論；據此設計電路如圖：
．
（2）根據上面的分析設計實驗步驟：
①按電路圖將電流表、電壓表和六個阻值不同的電阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆接入電路中，并把這六個電阻的阻值記錄在表格中；
②閉合開關S，測出R₁兩端的電壓和通過R₁的電流，并把數據記錄在表格中；
③斷開開關S，把電壓表并聯在R₂兩端，仿照步驟②，測出R₂兩端的電壓和通過R₂的電流，并把數據記錄在表格中；
④仿照步驟③，分別測出電阻R₃、R₄、R₅、R₆兩端的電壓和相應的電流，并把數據記錄在表格中；
⑤利用公式P=UI分別計算出R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆消耗的電功率，并把數據記錄在表格中。
（3）實驗數據表格應包括電阻阻值、電阻兩端的電壓值、流過電路的電流、各電阻的功率，由電阻的個數確定表格的列數．實驗數據記錄表如下：

R/Ω
U/V
I/A
P/W

考點：