Question

【題目】小東同學在做電學實驗時，準備了如下實驗器材：電源電壓恒定且未知、電流表、定值電阻，滑動變阻器、開關、導線若干，為了證明：“當滑動變阻器與定值電阻串聯兩端的總電壓恒定時，流過滑動變阻器的電流越大，滑動變阻器兩端的電壓越小”，他設計了如圖甲所示的電路。

為完成實驗，需要添加的實驗器材是：

在圖中畫出需要添加的器材；

寫出實驗步驟；

畫出實驗數據記錄表格；

小東同學在實際的實驗中，進行了充分的實驗數據收集，并畫出了滑動變阻器兩端的電壓U隨流過滑動變阻器的電流I變化的圖象，如圖乙所示。依據該圖象可知，小東同學所用電源的電壓為多少？

Answer 1

【答案】見解析所示

【解析】分析：（1）（2）根據實驗目的確定添加的實驗器材并畫出電路圖；

（3）按電路圖連接電路；將變阻器阻值調到最大，閉合S，調節滑片P到適當位置，記下電壓表和電流表的示數U、I，并記錄在表中；為得出普遍性的規律要多次測量；

（4）根據測量的設計表格內容；

（5）由圖乙數據，根據歐姆定律和串聯電路的規律，因電源電壓不變列方程求電源電壓。

解答：（1）研究當滑動變阻器與定值電阻串聯兩端的總電壓恒定時，流過滑動變阻器的電流越大，滑動變阻器兩端的電壓越小”，要用電流表測變阻器的電流，用電壓表測量變阻器的電壓，故需要添加的實驗器材是電壓表；

（2）將電壓表并聯在變阻器的兩端，如下所示；

（3）實驗步驟：①按電路圖連接電路；

②將變阻器阻值調到最大，閉合S，調節滑片P到適當位置，記下電壓表和電流表的示數U、I，并記錄在表中；

③改變滑片P的位置，分別記下電壓表和電流的示數，并記錄在表中；

④仿照步驟③再做一次實驗；

（4）記錄實驗表格：

I/A
U/V

（5）由圖乙知，當電壓表示數為U21=1.5V時，電流表示示數為I21=0.1A，當電壓表示數為U22=1.0V時，電流表示示數為I22=0.2A，根據歐姆定律和串聯電路的規律，因電源電壓不變，列方程有：，即，R1=5Ω，電源電壓：。

故答案為：（1）電壓表； （2）如上圖； （3）①按電路圖連接電路；②將變阻器阻值調到最大，閉合S，調節滑片P到適當位置，記下電壓表和電流表的示數U、I，并記錄在表中；③改變滑片P的位置，分別記下電壓表和電流的示數，并記錄在表中；④仿照步驟③再做一次實驗； （4）如上表所示； （5）2。