Question

7．等效替代法是科學(xué)研究中常用的思維方法之一，等效替代法是在保證某種效果（特性和關(guān)系）相同的前提下，將實際的、復(fù)雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程來研究和處理的方法．例如在研究平面鏡成像特點時，我們遇到的難題是平面鏡成虛像，無法確定虛像的位置，我們用一只與點燃蠟燭完全相同的未點燃蠟燭等效代替了那個虛像．小明按圖1所示的電路圖做“測量小電燈的額定功率”的實驗，設(shè)計電路圖如圖1所示，可小明發(fā)現(xiàn)電壓表已經(jīng)損壞，身邊只有兩個電流表，定值電阻一個（阻值已知為R），開關(guān)若干，一個3V的電源，一個滑動變阻器，一個額定電壓為2.5V小燈泡，導(dǎo)線若干，小明如何測小燈泡的額定功率？請幫助小明完成實驗（畫出電路圖，簡要寫出操作步驟和你需要測量的物理量，最后根據(jù)已知物理量和你測量的物理量寫出小燈泡的額定功率的表達式）P_額=2.5VI₁．

Answer 1

分析 要測量燈泡的額定功率，需使燈泡兩端的電壓等于額定電壓，可將燈泡與電阻R并聯(lián)，當(dāng)R兩端電壓等于2.5V時，燈泡正常發(fā)光，測出此時燈泡電流，由P=UI可得出燈泡的額定功率．
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，利用電流表分別測不同情況下的電流，最后根據(jù)歐姆定律和電功率的公式

解答 解：根據(jù)等效替代的思想，可通過已知阻值的R電壓間接得到燈泡L的電壓，所以將燈泡與已知阻值的定值電阻R并聯(lián)，當(dāng)R兩端電壓為2.5V時燈泡正常發(fā)光，測出此時通過燈泡的電流即可．
電路圖如下：
；
步驟：
①閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使A₂示數(shù)為I₂=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{R}$，此時燈泡正常發(fā)光；
②讀出此時電流表A₁的示數(shù)I₁；
表達式：
P_額=U_額I₁=2.5VI₁．
故答案為：
實驗電路圖見上；
步驟：
①閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使A₂示數(shù)為I₂=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{R}$，此時燈泡正常發(fā)光；
②讀出此時電流表A₁的示數(shù)I₁；
表達式：2.5VI₁．

點評 本題考查特殊方法測額定功率的實驗設(shè)計，關(guān)鍵是知道可以利用電流表和已知阻值的電阻的組合當(dāng)電壓表使用．