實驗桌上有如下器材:符合實驗要求的電源一個、電流表和電壓表各一只、開關(guān)一個、阻值已知的電阻3個(3個電阻的阻值大小互不相同)和導(dǎo)線若干.要求從實驗桌上選擇適當器材,設(shè)計一個實驗證明:“當通過電阻的電流保持不變時,電阻消耗的電功率與該電阻的阻值成正比“.
(1)請畫出實驗電路圖;
(2)寫出主要實驗步驟;
(3)設(shè)計出實驗數(shù)據(jù)記錄表.
【答案】
分析:(1)用一個電壓表、一個電流表做實驗,驗證“當通過電阻的電流保持不變時,電阻消耗的電功率與該電阻的阻值成正比”,可把三個電阻與電流表串聯(lián)在電路中,用電壓表依次測出不同電阻兩端的電壓,據(jù)此設(shè)計電路圖.
(2)做實驗時,先按實驗的原理圖連接實物圖,用電流表測電流,用電壓表依次測出不同阻值兩端的電壓,把測量數(shù)據(jù)記在表格中,最后計算各電阻的功率,分析實驗數(shù)據(jù).
(3)表格應(yīng)包含:每次實驗的電阻值、電壓值、電流值、電功率等內(nèi)容.
解答:
解:(1)根據(jù)實驗?zāi)康呐c實驗器材,設(shè)計實驗電路圖如圖所示.
(2)實驗步驟:①按圖將調(diào)節(jié)好的電流表、電壓表及三個阻值不同的電阻R
1、R
2和R
3接入電路;
②閉合開關(guān)S,電阻的阻值用R表示,用電壓表測電阻兩端的電壓,電壓表的示數(shù)用U表示,用電流表測出通過電阻的電流,通過電阻的電流用I表示,并把電阻R和測量數(shù)據(jù)電壓U和電流I的值記錄在數(shù)據(jù)記錄表中;
③保持電路不變,依次改變電壓表的位置,仿照步驟③,再做5次實驗,將各次的電阻值R(R
2、R
3、R
ac、R
ad、R
bd)記錄在表格中,分別測量各次的電壓U和電流I,并把電阻R和測量數(shù)據(jù)電壓U和電流I的值記錄在數(shù)據(jù)記錄表中;
④利用P=UI,計算出各次的電功率,并將數(shù)據(jù)記錄在表格中.
(3)實驗數(shù)據(jù)記錄表:
點評:本題考查了,在給定實驗器材、實驗?zāi)康那闆r下,設(shè)計實驗電路、安排實驗步驟、設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表,難度較大,對考生的能力要求較高,是一道難題.