Question

（2007?朝陽區(qū)二模）北京市某中學初三（5）班學生分成兩組在實驗中探究“電阻消耗電功率與電阻阻值的關系”．實驗室提供了符合實驗要求的實驗器材：電源一個，電流表和電壓表各一只，開關一個，各種不同阻值的定值電阻5個，導線若干．小明同學所在小組很快通過實驗找到了當通電電流保持一定時，電阻消耗的電功率與該電阻的阻值成正比的關系．但小紅同學所在小組卻在實驗中遇到了困難．她們小組探究的是“當加在電阻兩端電壓一定時，電阻消耗的電功率與該電阻阻值的關系．”
請你也參與小紅小組的探究活動，畫出設計的實驗電路（在方框中），寫出實驗步驟，并簡要說明你的分析方法．
（l）實驗電路：

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（2）實驗步驟：

①按電路圖將電流表、電壓表和電阻R₁接入電路中，并把這個電阻的阻值記錄在表格中；
②閉合開關S，測出R₁兩端的電壓和通過R₁的電流，并把數據記錄在表格中；
③斷開開關S，將R₁拆下，把R₂接在AB間，閉合開關S，測出R₂兩端的電壓和通過R₂的電流，并把數據記錄在表格中；
④仿照步驟③，分別測出電阻R₃、R₄和R₅兩端的電壓和相應的電流，并把數據記錄在表格中；
⑤利用公式P=UI分別計算出R₁、R₂、R₃、R₄和R₅消耗的電功率，并把數據記錄在表格中．

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（3）分析方法：

從表格記錄的數據比較每一組功率P和電阻R的數值，確定“當加在電阻兩端電壓一定時，電阻消耗的電功率與該電阻的阻值關系．”（或以R為橫坐標，P為縱坐標，做直角坐標系，把相應的五組R、P數據描點，找到“當加在電阻兩端電壓一定時，電阻消耗的電功率與該電阻阻值的關系”）．

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Answer 1

分析：（1）掌握電功率的測量原理：P=UI；
（2）根據小組探究的問題：當加在電阻兩端電壓一定時，電阻消耗的電功率與該電阻阻值的關系，應保持電阻兩端的電壓不變，并且要改變電阻，所以可通過將不同阻值的電阻接在同一電路中，讀出電流表的示數，根據P=UI計算可得出．

解答：解：（1）實驗電路，如圖所示：

（2）實驗步驟：
①按電路圖將電流表、電壓表和電阻R₁接入電路中，并把這個電阻的阻值記錄在表格中；
②閉合開關S，測出R₁兩端的電壓和通過R₁的電流，并把數據記錄在表格中；
③斷開開關S，將R₁拆下，把R₂接在AB間，閉合開關S，測出R₂兩端的電壓和通過R₂的電流，并把數據記錄在表格中；
④仿照步驟③，分別測出電阻R₃、R₄和R₅兩端的電壓和相應的電流，并把數據記錄在表格中；
⑤利用公式 P=UI分別計算出R₁、R₂、R₃、R₄和R₅消耗的電功率，并把數據記錄在表格中；
（3）分析方法：從表格記錄的數據比較每一組功率P和電阻R的數值，確定“當加在電阻兩端電壓一定時，電阻消耗的電功率與該電阻的阻值關系．”（或以R為橫坐標，P為縱坐標，做直角坐標系，把相應的五組R、P數據描點，找到“當加在電阻兩端電壓一定時，電阻消耗的電功率與該電阻阻值的關系”）．

點評：此題是設計實驗探究電壓一定時，電功率和電阻的關系，所以要保持電壓不變，改變電阻的方法，注意控制變量法的應用，同時考查了學生對實驗的設計和分析能力．