Question

10．在探究“串聯(lián)電路總功率與各部分功率的關(guān)系”實驗中，實驗器材有：6V穩(wěn)壓電源、電流表、電壓表、開關(guān)各一個；導線若干．
實驗原理為P=UI．
（1）該實驗還有5Ω、10Ω、⒛Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω電阻各一個，要完成該實驗，應(yīng)選擇哪幾個電阻？5Ω、10Ω、20Ω．（要求：數(shù)量最少）
（2）若某次實驗所用的兩個電阻分別為5Ω和10Ω，未連接完整的電路如圖所示．請將電路連接完整．（要求：電壓表測量5Ω電阻兩端電壓）
（3）若某實驗小組在一次實驗中，發(fā)現(xiàn)10Ω和電源兩端的電壓都大于3V，5Ω電阻兩端電壓小于3V．小明認為這三個電壓值應(yīng)該都用電壓表大量程測；小剛認為應(yīng)該用電壓表小量程測5Ω電阻兩端電壓，其他兩個電壓值都用電壓表大量程測．小剛的想法正確．
（4）畫出實驗用的表格，表中要有必要的信息．
（5）小剛只用5Ω和10Ω電阻，用改變電源電壓的方法進行多次實驗，這種方法是否正確？不正確．

Answer 1

分析 （1）探究“串聯(lián)電路總功率與各部分功率的關(guān)系”的實驗，原理是P=UI，實驗探究時實驗的次數(shù)必須是至少3次，因至少選擇3個電阻；
（2）根據(jù)歐姆定律計算電路電流的大小以及5Ω電阻兩端電壓，然后選擇電流表和電壓表的量程，使電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在5Ω電阻兩端；
（3）根據(jù)實驗測量的數(shù)據(jù)以及計算的物理量設(shè)計表格．

解答 解：（1）因探究的電路是串聯(lián)，實驗的次數(shù)最少至少3次，并且由于至少使用兩個電阻串聯(lián)，所以應(yīng)選擇的電阻至少是三個，即5Ω、10Ω、20Ω的電阻即可；
（2）電路中的電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{5Ω+10Ω}$=0.4A，因此電流表選擇0～0.6A的量程；
由I=$\frac{U}{R}$可知，5Ω電阻兩端電壓：U′=IR′=0.4A×5Ω=2V，因此電壓表選擇0～3V量程；
使電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在5Ω電阻兩端；如下圖所示：

（3）為減小實驗誤差，應(yīng)該用電壓表小量程測5Ω電阻兩端電壓，其他兩個電壓值都用電壓表大量程測，故小剛的想法正確．
（4）實驗過程中需要測量的物理量有電流、兩個定值電阻兩端電壓、總電壓、各電阻的功率以及總功率；因此表格如下：

物理量	U1/V	U2/V	U/V	I/A	P1/W	P2/W	P/W
1
2
3

（5）如果只用5Ω和10Ω電阻，用改變電源電壓的方法進行多次實驗，功率與電壓比值不變，關(guān)系的倍數(shù)不變，這種方法不正確．
故答案為：（1）5Ω、10Ω、20Ω；（2）電路圖如圖所示；（3）小明；（4）如上表所示；（5）不正確．

點評 本題是實驗設(shè)計題目，要結(jié)合功率的計算公式P=UI進行分析，利用好電壓表和電流表．