Question

实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、已调零的电流表和电压表各一只、滑动变阻器一个、电阻箱一个、开关一个、导线若干．请你选用上述器材，设计一个实验证明“当通过导体的电流保持不变时，导体消耗的电功率与电阻的关系为P=kR （k为常量）”．要求：
（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．

Answer

要研究“当通过导体的电流保持不变时，导体消耗的功率与电阻的关系”，必须控制电流不变，改变电阻箱的阻值，用滑动变阻器来控制电路中的电流不变；实验中需要测出电阻两端的电压和电阻中的电流，进而求出电阻消耗的电功率，据此设计电路图和数据表格．
【解析】
（1）实验中要用电压表测量电阻两端的电压，用电流表测量电阻中的电流，用滑动变阻器来调节电路中的电流不变，故设计电路如下图：

（2）实验步骤：
①按电路图连接电路．
②闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，测出电阻R两端的电压和其中的电流，根据P=UI求出电功率；
③再调节电阻箱到另一阻值，适当移动滑动变阻器的滑片，使电流表A的示数不变，读出此时电压表和电流表的读数，根据P=UI求出电功率；
④分析电阻消耗的电功率和电阻值的关系．
（3）实验表格如下：

电阻/Ω 电流/A 电压/V 电功率/W 电功率与电阻的关系