Question

實驗桌上有如下實驗器材：滿足實驗要求的電源（兩端電壓值符合實驗要求且保持不變）一個、阻值已知的定值電阻一個，電阻箱（電路圖符號）一個，滑動變阻器一個，已調零的電流表、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：在R₁與R₂串聯的電路中，如果R₂的電阻值和通過它的電流保持不變，則電阻R₁與R₂的總電功率P與電阻R₁的關系為P=kR₁+b（k和b均為不變量）．請畫出實驗電路圖，寫出實驗步驟，畫出實驗數據記錄表．

Answer 1

分析：根據控制變量法，要使通過電路的電流保持不變，必須把電阻箱與滑動變阻器和電流表串聯起來，然后利用電壓表測出電阻箱和R₂兩端的電壓，根據P=UI分析比較即可．

解答：解：（1）電阻箱、定值電阻、滑動變阻器串聯連接，電壓表測量電阻箱和R₂兩端的電壓，如下圖所示：

（2）實驗步驟：
①按電路圖連接電路，將滑動變阻器、電阻箱的阻值調到最大值．
②閉合開關S，調節電阻箱R₁和滑動變阻器的阻值為適當值．用電流表測量電路的電流I，用電壓表測量R₁和R₂兩端的電壓U，將R₁、I、U的數據記錄在實驗記錄表中． 
③斷開開關S，改變電阻箱R₁的阻值后，閉合開關S，再調節滑動變阻器使電流表的示數仍為I，用電壓表測量R₁和R₂ 兩端的電壓U，將R₁、I、U的數據記錄在實驗記錄表中．
④仿照步驟③，再進行4次實驗，并記錄相應的數據．
⑤利用公式P=UI，分別計算出6次實驗中電阻R₁與R₂消耗的總功率P，并記錄在實驗記錄表中．
（3）實驗數據記錄表：

R1/Ω
I/A
U/V
P/W

點評：本題考查控制變量法的正確使用和電功率公式的靈活應用，同時考查學生根據題意畫電路圖的能力，并學會要用所畫的電路圖經過實驗分析得出結論的能力．