Question

在學(xué)習(xí)了電功率的知識后，由P=UI可知，當(dāng)電流相同時，電功率跟電壓成正比，同學(xué)們想通過實(shí)驗來驗證該結(jié)論與實(shí)際情況是否相符．曉彤設(shè)計的實(shí)驗電路如圖1甲所示，想驗證電阻R₁、R₂、R₃的電功率與其兩端電壓是否成正比，通過實(shí)驗測得數(shù)據(jù)如下表所示．

實(shí)驗次數(shù)	電路狀態(tài)	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V	電功率/w
l	閉合S、S1，斷開S2、S3	O.60	3.0	1.8
2	閉合S，S2，斷開S1、S3	0.60	9.0	3.6
3	閉合S、S3，斷開S1、S2	0.60	18.0

（1）電阻R₂的阻值是

10

Ω，第3次實(shí)驗時電阻R₃的電功率是

5.4

W．
（2）通過計算，在圖2中完成該實(shí)驗的圖象．曉彤通過對圖象的分析，驗證了上述結(jié)論．

（3）小雪認(rèn)為曉彤的實(shí)驗太繁雜，于是設(shè)計了如圖乙所示的電路，通過滑動變阻器的調(diào)節(jié)，就可以改變電阻R兩端的電壓，通過電壓表、電流表的示數(shù)就可以計算電功率，同樣可以得出實(shí)驗結(jié)論．請你對小雪的實(shí)驗方案進(jìn)行合理評價．

Answer 1

分析：（1）由電路圖可知電路為R₁、R₂、R₃的串聯(lián)電路，閉合不同的開關(guān)時電壓表測量的電壓不變，根據(jù)歐姆定律分別求出對應(yīng)的電阻，利用串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)分別求出三電阻的阻值，再利用P=I²R求出電阻R₃的電功率；
（2）利用描點(diǎn)法畫出該實(shí)驗的圖象，注意要標(biāo)出橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的數(shù)值；
（3）分析乙電路圖可知，該實(shí)驗在改變電阻R兩端的電壓時沒有有效的控制通過電阻的電流不變．

解答：解：（1）當(dāng)閉合S、S₁，斷開S₂、S₃時，電壓表測R₁、R₂、R₃兩端的電壓，即U₃=18V，
則：R₁+R₂+R₃=

U3

I

=

18V

0.60A

=30Ω-----------①
當(dāng)閉合S，S₂，斷開S₁、S₃時，電壓表測R₁、R₂兩端的電壓，即U₂=9V，
則：R₁+R₂=

U2

I

=

9V

0.60A

=15Ω--------------②
當(dāng)閉合S、S₁，斷開S₂、S₃時，電壓表測R₁兩端的電壓，即U₁=3V，
則：R₁=

U1

I

=

3V

0.60A

=5Ω----------------③
由①②③式可得：R₂=10Ω，R₃=15Ω；
所以R₃的電功率為P₃=I²R₃=（0.6A）²×15Ω=5.4W；
故答案為：10；5.4．
（2）根據(jù)描點(diǎn)法分別在2中分別找出（3V，1.8W）、（6V，3.6W），（9V，5.4W）三個點(diǎn)，并聯(lián)接畫出圖象，
如下圖所示：

（3）小雪的實(shí)驗方案不正確；
小雪在調(diào)節(jié)電阻R兩端電壓的同時，改變了電阻R中的電流；沒有有效的控制變量，無法得出正確的結(jié)論．

點(diǎn)評：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率的計算，以及描點(diǎn)法作圖和實(shí)驗方案的評價；關(guān)鍵是閉合不同的開關(guān)時電壓表所測電壓的判斷和控制變量法的靈活運(yùn)用．