Question

实验桌上有如下实验器材：满足实验要求（输出电压合适且不变）的电源一个、阻值已知的定值电阻一个，电阻箱一个，滑动变阻器一个，已调零的电压表一块、三个开关、导线若干．请选用上述实验器材，设计一个实验证明：“当电阻两端电压保持不变时，电阻消耗的电功率与电阻的关系为P=k/R（k为常量）”．
请你
（1）画出实验电路图；
（2）写出实验步骤；
（3）画出实验数据记录表．（要求：在实验过程中不要拆卸电路）

Answer

根据控制变量法，要使通过电阻两端的电压保持不变，必须把电阻箱与滑动变阻器和电流表串联起来，然后利用电压表测出电阻箱两端的电压，根据P=UI分析比较即可．
【解析】
（1）实验电路图：如图所示；
（2）实验步骤：
①按照电路图连接电路，滑动变阻器接入电路电阻最大，电阻箱接入电路电阻为R．将R和定值电阻的阻值R记录在表格中．

②闭合开关S1和S2，用电压表测出电阻箱两端的电压U1，将U1的测量数据记录在表格中．
③闭合开关S1和S3，用电压表测出电阻箱和定值电阻两端的电压U2．将U2的测量数据记录在表格中．
④再分别改变5次电阻箱接入的电阻R．闭合开关S1和S2，改变滑动变阻器接入
电路的电阻，使电阻箱两端的电压始终为U1不变．将R的阻值记录在表格中．
并仿照步骤③，用电压表测出各次相应的U2，将U2的测量数据记录在表格中．
⑤利用公式P=U1I1=和测量数据，计算电阻箱的电功率P，将P的数值记录在表格中．
（3）实验数据记录表格：

     R/Ω
R/Ω
U1/V
U2/V
P/W