Question

实验桌上摆放着如下实验器材：满足实验要求的电源1个、已知阻值的定值电阻两只，电阻箱（电路图符号）一个，已调零的电流表、电压表各1块，滑动变阻器1个，开关1个，导线若干．请选用上述实验器材，设计一个实验证明“两个电阻串联，当通过这两个电阻的电流I和其中一个电阻保持不变时，这两个电阻串联后两端的总电压与另一个电阻R的关系为：U=IR+b（b为常量）”．请你画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表．

Answer 1

解：（1）按电路图连接实验电路，电流表、电压表指针调零，将滑动变阻器画片P调到阻值最大位置．
（2）将电阻箱的电阻R₁接入电路中，闭合开关，读出电流表示数为I₀，读出电压表示数为U₁，将R₁、I₀、U₁记录在表格中．
（3）断开开关，将电阻箱的电阻R₂接入电路中，闭合开关，调节滑动变阻器画片P使电流表示数为I₀不变，读出电压表示数为U₂，将R₂、I₀、U₂记录在表格中．
（4）仿照步骤（3）改变电阻箱电阻R，再做四次实验，将四次实验的电阻箱电阻R、电流表示数I₀、电压表示数U记录在表格中．

R0/Ω
R/Ω
I/A
U/V

（5）根据b=I R₀算出常量b．
分析：根据实验要求，将一个定值电阻与电阻箱串联，因为要保证电流不变，所以还串联一个滑动变阻器，当改变电阻箱接入电路的电阻时，通过调节滑动变阻器的电阻，使电路中电流不变．
因为是证明两个电阻串联后两端的总电压与另一个电阻R的关系为：U=IR+b，所以要测出两个电阻串联的两端总电压，R的阻值可从电阻箱上读出来．电流表串联在电路中
b是常数，可根据电路中的电流和定值电阻的阻值求出，即b=I R₀
这样改变电阻箱的阻值，调节滑动变阻器的阻值，保证电流不变．就可得到多组数据．记录在表格中，然后分析归纳就可证明两个电阻串联后两端的总电压与另一个电阻R的关系为：U=IR+b（b为常量）．
点评：按实验要求，要不断改变变阻箱的阻值，从而改变电压．这时电流要改变．根据控制变量法的思路，要注意保证电流不变．所以要通过滑动变阻器来调节电流保持不变．