Question

实验桌上有如下实验器材：符合实验要求的电源1个，已调好的电压表、电流表各一块，滑动变阻器、阻值已知的定值电阻R₀各1个，开关1个，导线若干．请设计一个实验来验证：当导体的电阻一定时，该电阻消耗的电功率与该电阻两端电压的平方成正比
（1）电路图；
（2）实验步骤；
（3）设计表格．

Answer 1

解：（1）电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表组成串联电路，电压表与定值电阻并联组成电路，电路图如图所示；
故答案为：电路图如图所示．
（2）实验步骤：①按电路图连接电路．
②闭合开关，调节滑动变阻器R′．用电流表A测量通过电阻R₀的电流I，用电压表测量R₀两端的电压U，并将I、U的数据记录在实验数据记录表中．
③仿照步骤②，分别改变5次滑动变阻器R′的阻值，用电流表A分别测量通过电阻R₀的电流I，用电压表分别测量R₀两端的电压U，并分别将测量数据记录在实验数据记录表中．
④将U的值代入U²并进行计算，根据P=UI分别计算每次R₀的电功率P，并记录U²和P的数值
⑤分析实验数据，得出结论．
（3）实验数据记录表如下表所示：

I/A
U/V
U2/V2
P/W

分析：（1）探究电阻不变时，电阻消耗的电功率与该电阻两端电压的平方成正比，可选用：
电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表组成串联电路，电压表与定值电阻并联组成电路，进行实验．
（2）用电流表测流过电阻的电流，电压表测定值电阻两端的电压，改变滑动变阻器阻值，
改变定值电阻的两端的电压，记录电压值；最后根据公式P=判断功率与电压平方的关系．
（3）记录数据的表格应包括：I、U、U²、P实验次数等内容．
点评：本题考查了实验电路设计、实验步骤设计、设计数据记录表格，有一定难度，知道实验目的、实验原理是解题的关键．