Question

实验桌上摆放着如下实验器材：满足实验要求的电源1个、阻值已知的定值电阻（R）和电阻箱（电路图符号  ）各一个，已调零的电压表1块，滑动变阻器1个，开关若干，导线若干．请选用上述实验器材，设计一个实验证明“当电流保持不变时，两个电阻R与R串联的总功率与电阻R的关系为：P=kR+b（k、b为常量）”．请你画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表．（要求：在实验过程中不要拆卸电路）

Answer

根据实验要求，将一个定值电阻与电阻箱串联，因为要保证电流不变，所以还串联一个滑动变阻器，当改变电阻箱接入电路的电阻时，通过调节滑动变阻器的电阻，使电路中电流不变．因为是证明两个电阻串联后两端的总功率与另一个电阻R的关系为：P=kR+b，所以要测出两个电阻串联时两端的总电压，根据P=UI得出总功率；R的阻值可从电阻箱上读出来，根据P=I2R求出定值电阻和电阻箱电阻的电功率，即k=I2，b=I2R，这样改变电阻箱的阻值，调节滑动变阻器的阻值，保证电流不变，就可得到多组数据．记录在表格中，然后分析归纳就可证明两个电阻串联后两端的总电压与另一个电阻R的关系为：P=kR+b（k、b为常量）．
答：（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某一合适值R．将R和定值电阻R的阻值记录在表格中．
②闭合开关S1和S2，调节滑动变阻器至合适位置时，用电压表测出定值电阻R两端的电压为U1．断开开关S2，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为U2．将U1、U2的测量数据记录在表格中．
③改变电阻箱接入的电阻R的值，闭合开关S1和S2，改变滑动变阻器接入电路的电阻，使定值电阻R两端的电压始终为U1不变．断开开关S2，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R、U2的测量数据记录在表格中．
④仿照步骤③，分别改变4次电阻箱接入的电阻R的值．闭合开关S1和S2，改变滑动变阻器接  入电路的电阻，使定值电阻R两端的电压始终为U1不变．用电压表测出各次相应的U2，将R、U2的测量数据记录在表格中．
⑤利用公式P=U2I=和测量数据，计算R与R串联的总功率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