Question

實(shí)驗(yàn)桌上擺放著如下實(shí)驗(yàn)器材：滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源1個(gè)、阻值已知的定值電阻（R）和電阻箱（電路圖符號(hào)  ）各一個(gè)，已調(diào)零的電壓表1塊，滑動(dòng)變阻器1個(gè)，開關(guān)若干，導(dǎo)線若干．請(qǐng)選用上述實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明“當(dāng)電流保持不變時(shí)，兩個(gè)電阻R與R串聯(lián)的總功率與電阻R的關(guān)系為：P=kR+b（k、b為常量）”．請(qǐng)你畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，寫出實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表．（要求：在實(shí)驗(yàn)過程中不要拆卸電路）

Answer 1

【答案】分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，將一個(gè)定值電阻與電阻箱串聯(lián)，因?yàn)橐�保證電流不變，所以還串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)改變電阻箱接入電路的電阻時(shí)，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的電阻，使電路中電流不變．因?yàn)槭亲C明兩個(gè)電阻串聯(lián)后兩端的總功率與另一個(gè)電阻R的關(guān)系為：P=kR+b，所以要測(cè)出兩個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)兩端的總電壓，根據(jù)P=UI得出總功率；R的阻值可從電阻箱上讀出來，根據(jù)P=I²R求出定值電阻和電阻箱電阻的電功率，即k=I²，b=I²R，這樣改變電阻箱的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，保證電流不變，就可得到多組數(shù)據(jù)．記錄在表格中，然后分析歸納就可證明兩個(gè)電阻串聯(lián)后兩端的總電壓與另一個(gè)電阻R的關(guān)系為：P=kR+b（k、b為常量）．
解答：答：（1）實(shí)驗(yàn)電路圖：如圖所示．
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①按照電路圖連接電路，滑動(dòng)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R的阻值記錄在表格中．
②閉合開關(guān)S₁和S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至合適位置時(shí)，用電壓表測(cè)出定值電阻R兩端的電壓為U₁．?dāng)嚅_開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁和S₃，用電壓表測(cè)出電阻箱和定值電阻兩端的電壓為U₂．將U₁、U₂的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中．
③改變電阻箱接入的電阻R的值，閉合開關(guān)S₁和S₂，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，使定值電阻R兩端的電壓始終為U₁不變．?dāng)嚅_開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁和S₃，用電壓表測(cè)出電阻箱和定值電阻兩端的電壓U₂．將R、U₂的測(cè)量數(shù)據(jù)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(guān)S₁和S₂，改變滑動(dòng)變阻器接  入電路的電阻，使定值電阻R兩端的電壓始終為U₁不變．用電壓表測(cè)出各次相應(yīng)的U₂，將R、U₂的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中．
⑤利用公式P=U₂I=和測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算R與R串聯(lián)的總功率P，將P的數(shù)值記錄在表格中．
（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格：

R/Ω
R/Ω
U1/V
U2/V
P/W

點(diǎn)評(píng)：將按實(shí)驗(yàn)要求：要不斷改變變阻箱的阻值從而改變電壓，這時(shí)電流要改變；根據(jù)控制變量法的思路，要注意保證電流不變，所以要通過滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)電流保持不變．