题目内容

13．实验桌上有如下器材：满足实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、滑动变阻器一个、电阻箱（在电路图中符号为）一个、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“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”．请你画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表格．
（1）请在虚线框内画出实验电路图：
（2）写出实验步骤：
①将电压表、电流表调零，断开开关，按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处；
②调节电阻箱的阻值为R，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片调至适当位置，读出电流表A的示数I，电压表V的示数U，将I、R和U记示在实验数据记示表中：
③断开开关S，调节电阻箱的阻值为R2，再闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数仍为I，读出电压表V的示数U2，将R2和U2记录在实验数据记录表中
④仿照步骤（3），分别改变4次电阻箱的阻值，用电压表V分别测量相应的电压值，并分别将相对应的R和U记录在实验数据记录表中；
⑤利用公式P=UI，分别计算电阻消耗的6次电功率，并分别记录在实验数据记录表中．
（3）设计出实验数据记示表．

分析 （1）由于电阻箱阻值可以调节且阻值可以直接读出，所以电阻箱可作为被测电阻使用；电阻箱阻值改变时可调节滑动变阻器阻值，使电路电流保持不变，因此电阻箱与滑动变阻器要串联接入电路；电流表串联接入电路，测流过电阻箱的电流；电压表与电阻箱并联，测电阻箱两端电压；据此画出实验原理图；
（2）根据实验目的及实验常识合理安排实验步骤；
（3）实验数据记录表应包括：电压、电流、电阻、功率等内容．

解答 解：（1）实验电路图：电源、开关、滑动变阻器、电阻箱、电流表串联接入电路，电压表与电阻箱并联，电路图如图所示：

（2）实验步骤：
①将电压表、电流表调零，断开开关，按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处；
②调节电阻箱的阻值为R，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片调至适当位置，读出电流表A的示数I，电压表V的示数U，将I、R和U记录在实验数据记录表中；
（3）断开开关S，调节电阻箱的阻值为R2，再闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数仍为I，读出电压表V的示数U2，将R2和U2记录在实验数据记录表中； 
（4）仿照步骤（3），分别改变4次电阻箱的阻值，用电压表V分别测量相应的电压大小，并分别将相对应的R3、R4、R5、R6和U3、U4、U5、U6的数据记录在实验数据记录表中；
（5）利用公式P=UI，分别计算出电阻消耗的6次电功率，并分别记录在实验数据记录表中．
根据实验需要记录的数据，设计实验数据记录表如下表所示：

I/A      
 R/Ω      
 U/V      
 P/W     
故答案为：（1）见上图；（2）①将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处；③断开开关S，调节电阻箱的阻值为R2，再闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数仍为I，读出电压表V的示数U2，将R2和U2记录在实验数据记录表中； ④仿照步骤（3），分别改变4次电阻箱的阻值；⑤P=UI；（3）见上表．

点评 本题为设计实验题，包括电路图、实验步骤的设计，是一道难题．

练习册系列答案
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1．体积是100cm3的物体浸没在水中，它所受到的浮力是1N．（g=10N/kg）
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18．某班同学在“探究水的某种特性”的实验中，对水的体积和质量的测量方法进行了改进．同学们先用天平测出注射器的质量，再用它分别抽取10厘米3、15厘米3、20厘米3的水，分别称出注射器与水的总质量，下表是其中一个组的实验记录．
“探究水的某种特性”的实验记录表（测得注射器的质量为11克）
实验次序水的体积/厘米注射器与水的总质量/克水的质量/克
1102110
2152615
3203120

（1）对实验记录表中的数据进行分析可以发现水的质量和体积的比值是不变的，从而发现了水的一种特性．
（2）受此实验启发，小豪不称质量，在家里测量了冰的密度．他先用注射器抽取27毫升的纯净水，再故进冰箱速冻，等水完全结冰后，小豪从冰箱中取出的注射器如下图所示，则水结冰后的体积为30毫升．小豪所测得冰的密度为0.9克/厘米3．
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（1）请补充完整该实验相关步骤：
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④用刻度尺测量塑料吸盘的半径r．
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（2）本实验存在误差的原因是（写出两个）
①吸盘内有空气；②测量塑料吸盘的半径r有误差．
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