Question

3．实验桌上有如下实验器材：满足实验要求的电源、阻值已知的定值电阻若干、滑动变阻器、已调零的电流表和电压表各一块、开关一个、导线若干．请选用上述实验器材，设计一个实验证明：“当定值电阻两端的电压保持不变，通过定值电阻的电流I和定值电阻的阻值R的关系为：I=$\frac{K}{R}$（K为常数）”．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

分析 ①因要求电阻的电压不变，所以电压表并联在定值电阻的两端，将电流表与变阻器与定值电阻串联接入电路中；
②将3个不同的电阻分别串联接入电路中，移动滑片使电压表示数保持不变，记下对应的电流大小，比较电阻与电流的乘积大小；
③栏目分实验次数、电阻大小、电流大小及电阻与电流的乘积．

解答 解：①因控制定值电阻的电压保持不变，所以电压表要并联在定值电阻的两端，电流表与定值电阻串联，为得出具有普遍性的结论，应多次测量，所以应将变阻器串联在电路中，如下图所示：


②a如上图连接电路，接入电路的定值电阻为R₁，闭合开关前，应将滑片移动到最右端，闭合开关，移动滑片，记下电压表示数U和电流表示数I₁；
b断开开关，换上另一个定值电阻R₂后，将滑片移动到最右端，闭合开关，移动滑片，使电压表示数保持与上次相同，记下电流表的示数I₂；
c重复上面的步骤，换上第3个定值电阻R₃，闭合开关，移动滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数I₃；
d比较3次实验中电阻大小与对应的电流大小的乘积，从而验证：当定值电阻两端的电压保持不变，通过定值电阻的电流I和定值电阻的阻值R的关系为：I=$\frac{K}{R}$（K为常数）．
③实验数据记录表格

实验次数	电阻R大小/Ω	电流I大小/A	RI之积/Ω•A
1
2
3

故答案为：①电路图如上图所示；
②a如上图连接电路，接入电路的定值电阻为R₁，闭合开关前，应将滑片移动到最右端，闭合开关，移动滑片，记下电压表示数U和电流表示I₁；
b断开开关，将滑片移动到最右羰，换上另一个定值电阻R₂后，闭合开关，移动滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数I₂；
c重复上面的步骤，换上第3个定值电阻R₃，闭合开关，移动滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数I₃；
d比较3次实验中电阻大小与对应的电流大小的乘积，从而验证：当定值电阻两端的电压保持不变，通过定值电阻的电流I和定值电阻的阻值R的关系为：I=$\frac{K}{R}$（K为常数）．
③如上表所示．

点评 本题考查学生设计实验方案的能力、数据处理、及设及实验表格的能力，根据要求设计出电路图是关键．