Question

实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、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。（6分）

Answer

（1）实验电路图：如图所示。

（2）实验步骤：

① 调节电压表、电流表的0点，按电路图连接电路。

② 断开开关S，调节电阻箱R的阻值。闭合开关S，适当移动滑动变阻器的滑片，使电流表A的示数为I，用电压表V测量电阻箱R两端的电压U，将R、I、U的数据记录在实验记录表中。    

③ 仿照步骤②，分别改变5次电阻箱R的阻值，每次移动滑动变阻器的滑片，使

电流表A的示数仍为I，用电压表V分别测量各次相应的电压U，并分别将R、

I、U的数据记录在实验记录表中。

④ 利用公式P=UI，分别计算出6次电阻箱R消耗的电功率P的数值，并分别记

录在实验记录表中。

（3）实验数据记录表：

R/Ω

I/A

U/V

P /W

说明：其他解法正确同样给分。

【解析】

试题分析：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．

（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：

R/Ω

I/A

U/V

P /W

考点：探究用电器电功率的实验