Question

实验桌上有如下实验器材：满足实验要求的电源（两端电压值符合实验要求且保持不变）一个、阻值已知的定值电阻一个，电阻箱（电路图符号）一个，滑动变阻器一个，已调零的电流表、电压表各一块，开关一个，导线若干。请选用上述实验器材，设计一个实验证明：在R₁与R₂串联的电路中，如果R₂的电阻值和通过它的电流保持不变，则电阻R₁与R₂的总电功率P与电阻R₁的关系为P= kR₁+ b（k和b均为不变量）。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表。

Answer

（1）实验电路图如图所示。

（2）实验步骤：

①按电路图连接电路，将滑动变阻器、电阻箱的阻值调到最大值。

②闭合开关S，调节电阻箱R1和滑动变阻器的阻值为适当值。用电流表测量电路的电流I，用电压表测量R1和R2两端的电压U，将R1、 I、U的数据记录在实验记录表中。

③断开开关S，改变电阻箱R1的阻值后，闭合开关S，再调节滑动变阻器使电流表的示数仍为I，用电压表测量R1和R2 两端的电压U，将R1、I、U的数据记录在实验记录表中。

④仿照步骤③，再进行4次实验，并记录相应的数据。

⑤利用公式P=UI，分别计算出6次实验中电阻R1与R2消耗的总功率。

（3）实验数据记录表：

R1/ Ω

I/A

U/V

P/W

【解析】

试题分析：R1与R2消耗的总功率可用伏安法测得，为了使实验具有普遍性，要进行多次测量，所以通过调节电阻箱接入电路的阻值，同时改变滑动变阻器接入电路的阻值，使电路中的电流保持不变，可以得到多组满足条件的实验数据。从理论上来讲R1与R2消耗的总功率，∵I和R2保持不变，∴不变，是常数，同时I不变，也是常数，所以P与电阻R1的关系，可表示为P= kR1+ b

考点：实验设计