Question

实验桌上提供了如下器材：电源一个（电源电压6V恒定）、阻值为10Ω的定值电阻器一只；“20Ω 1A”的滑动变阻器一个；量程为0-3V和0-15V的电压表一只；量程为0-0.6A和0-3A的电流表一只；开关一个．小刚想利用实验桌上的器材，设计一个实验证明：“定值电阻的电功率与电压的平方成正比”．
（1）在虚线框中画出实验电路图
（2）写出实验步骤
（3）在这个实验中，电压表的量程选用“0-3V”，电流表的量程应选用______．请将你设定的电压值填入表格中．

电压/V
电流/A

Answer 1

解：（1）伏安法验证“定值电阻的电功率与电压的平方成正比”的实验电路图如图所示．
故答案为：电路图如右图所示．
（2）实验步骤：
①按电路图连接实验电路；
②闭合开关，将滑片滑到某一位置，
记录电压表与电流表示数I₁和U₁；
③改变变阻器滑片位置，记录电压表与电流表示数I₂和U₂；
④仿照步骤（2）再做四次实验，记录电压表与电流表示数分别为I₃ I₄ I₅ I₆ U₃ U₄ U₅ U₆；
⑤根据P=UI分别计算各电压时的电功率，P₁=U₁I₁；P₂=U₂I₂；
P₃=U₃I₃；P₄=U₄I₄；P₅=U₅I₅；P₆=U₆I₆；
⑥整理实验器材．
（3）滑动变阻器接入电路电阻为零时，电路电流最大，为你I===0.3A＜0.6A，则电流表应选择0～0.6A量程；表格如下所示．
故答案为：0～0.6A；表格如下表所示．

电压/V	2	2.2	2.4	2.6	2.8	3
电流/A

分析：（1）用一个电压表、一个电流表做实验，验证“定值电阻的电功率与电压的平方成正比”，可把定值电阻与电流表串联在电路中，用电压表测出定值电阻两端的电压，用滑动变阻器与定值电阻串联来改变定值电阻两端的电压，据此设计电路图．
（2）做实验时，先按实验的原理图连接实物图，用电流表测电流，电压表测出定值阻值两端的电压，改变滑动变阻器的阻值，再多测几组数据记在表格中，最后计算定值电阻的功率，分析实验数据．
（3）根据串联电路特点及欧姆定律求出电路的最大电流，根据该电流值确定电流表量程；电压表量程是0～3V，电阻两端电压不能大于电压表量程3V，合理设置电阻两端电压，进行多次测量．
点评：本题考查在给定实验器材、实验目的情况下，设计实验电路、安排实验步骤、设计实验数据记录表，难度较大，对考生的能力要求较高，是一道难题．