Question

在學(xué)習(xí)了電功率的知識(shí)后，由P=UI可知，當(dāng)電流相同時(shí)，電功率跟電壓成正比，同學(xué)們想通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證該結(jié)論與實(shí)際情況是否相符．曉彤設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖1甲所示，想驗(yàn)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(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示．

實(shí)驗(yàn)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
1	閉合S、S1，斷開S2、S3	0.60	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________Ω，第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)電阻R₃的電功率是________W．
（2）通過計(jì)算，在圖2中完成該實(shí)驗(yàn)的圖象．曉彤通過對(duì)圖象的分析，驗(yàn)證了上述結(jié)論．

（3）小雪認(rèn)為曉彤的實(shí)驗(yàn)太繁雜，于是設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路，通過滑動(dòng)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(jì)算電功率，同樣可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．請(qǐng)你對(duì)小雪的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行合理評(píng)價(jià)．

Answer 1

解：（1）當(dāng)閉合S、S₁，斷開S₂、S₃時(shí)，電壓表測(cè)R₁、R₂、R₃兩端的電壓，即U₃=18V，
則：R₁+R₂+R₃===30Ω-----------①
當(dāng)閉合S，S₂，斷開S₁、S₃時(shí)，電壓表測(cè)R₁、R₂兩端的電壓，即U₂=9V，
則：R₁+R₂===15Ω--------------②
當(dāng)閉合S、S₁，斷開S₂、S₃時(shí)，電壓表測(cè)R₁兩端的電壓，即U₁=3V，
則：R₁===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(gè)點(diǎn)，并連接畫出圖象，
如下圖所示：

（3）小雪的實(shí)驗(yàn)方案不正確；
小雪在調(diào)節(jié)電阻R兩端電壓的同時(shí)，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．
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(shí)電壓表測(cè)量的電壓不變，根據(jù)歐姆定律分別求出對(duì)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(yàn)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(yàn)在改變電阻R兩端的電壓時(shí)沒有有效的控制通過電阻的電流不變．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率的計(jì)算，以及描點(diǎn)法作圖和實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)；關(guān)鍵是閉合不同的開關(guān)時(shí)電壓表所測(cè)電壓的判斷和控制變量法的靈活運(yùn)用．