實驗桌上擺放著如下實驗器材:滿足實驗要求的電源1個、阻值已知的定值電阻(R)和電阻箱(電路圖符號)各一個,電流表、電壓表各1塊,滑動變阻器1個,開關(guān)1個,導線若干.請選用上述實驗器材,設(shè)計一個實驗證明“兩個電阻R與R串聯(lián),當通過這兩個電阻的電流和電阻R保持不變時,這兩個電阻串聯(lián)后的總功率與電阻R的關(guān)系為:P=I2R+k(k為常量)”.請你畫出實驗電路圖,寫出實驗步驟,畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表.
【答案】分析:根據(jù)實驗要求,將一個定值電阻與電阻箱串聯(lián),因為要保證電流不變,所以還串聯(lián)一個滑動變阻器,當改變電阻箱接入電路的電阻時,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻,使電路中電流不變.因為是證明兩個電阻串聯(lián)后兩端的總功率與另一個電阻R的關(guān)系為:P=I2R+k,所以要測出兩個電阻串聯(lián)時兩端的總電壓,根據(jù)P=UI得出總功率;R的阻值可從電阻箱上讀出來,根據(jù)P=I2R求出定值電阻和電阻箱電阻的電功率,即k=I2R;這樣改變電阻箱的阻值,調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值,保證電流不變,就可得到多組數(shù)據(jù).記錄在表格中,然后分析歸納就可證明兩個電阻串聯(lián)后兩端的總電壓與另一個電阻R的關(guān)系為:P=I2R+k(k為常量).
解答:解:(1)電阻R與電阻箱、滑動變阻器串聯(lián),電流表測干路電流,電壓表測電阻箱和定值電阻兩端的電壓,如下圖所示:

(2)實驗步驟:
①調(diào)節(jié)電流表、電壓表使指針在零刻線位置;斷開開關(guān)S,按照電路圖連接實驗電路;
②閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱R為適當電阻值R1.讀出電流表、電壓表的示數(shù)I1和U,并把數(shù)據(jù)R、R1、I和U記錄在表格中;
③仿照步驟②,分別改變5次電阻箱R的阻值,調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表的示數(shù)保持不變,用電壓表測量相應電壓的數(shù)據(jù),讀出電阻值R2、R3、R4、R5、R6及所對應的電壓值U2、U3、U4、U5、U6并把數(shù)據(jù)記錄在表格中;
④利用P=UI求出兩個電阻串聯(lián)后的總功率,根據(jù)P=I2R求出R、R的功率,并記錄在數(shù)據(jù)記錄表格中.
(3)實驗數(shù)據(jù)記錄表:
實驗次數(shù)123456
R      
R/Ω      
I/A        
U/V      
P      
PR      
P      

點評:將按實驗要求:要不斷改變變阻箱的阻值從而改變電壓,這時電流要改變;根據(jù)控制變量法的思路,要注意保證電流不變,所以要通過滑動變阻器來調(diào)節(jié)電流保持不變.
練習冊系列答案
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