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(shí)際的、復(fù)雜的物理問(wèn)題和物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為等效的、簡(jiǎn)單的、易于研究的物理問(wèn)題和物理過(guò)程來(lái)研究和處理的方法．例如在研究平面鏡成像特點(diǎn)時(shí)，我們遇到的難題是平面鏡成虛像，無(wú)法確定虛像的位置，我們用一只與點(diǎn)燃蠟燭完全相同的未點(diǎn)燃蠟燭等效代替了那個(gè)虛像．小明按圖1所示的電路圖做“測(cè)量小電燈的額定功率”的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)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(gè)電流表，定值電阻一個(gè)（阻值已知為R），開(kāi)關(guān)若干，一個(gè)3V的電源，一個(gè)滑動(dòng)變阻器，一個(gè)額定電壓為2.5V小燈泡，導(dǎo)線若干，小明如何測(cè)小燈泡的額定功率？請(qǐng)幫助小明完成實(shí)驗(yàn)（畫出電路圖，簡(jiǎn)要寫出操作步驟和你需要測(cè)量的物理量，最后根據(jù)已知物理量和你測(cè)量的物理量寫出小燈泡的額定功率的表達(dá)式）P_額=2.5VI₁．

Answer 1

分析 要測(cè)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(shí)，燈泡正常發(fā)光，測(cè)出此時(shí)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(cè)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(guò)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(shí)燈泡正常發(fā)光，測(cè)出此時(shí)通過(guò)燈泡的電流即可．
電路圖如下：
；
步驟：
①閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使A₂示數(shù)為I₂=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{R}$，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；
②讀出此時(shí)電流表A₁的示數(shù)I₁；
表達(dá)式：
P_額=U_額I₁=2.5VI₁．
故答案為：
實(shí)驗(yàn)電路圖見(jiàn)上；
步驟：
①閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使A₂示數(shù)為I₂=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{R}$，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；
②讀出此時(shí)電流表A₁的示數(shù)I₁；
表達(dá)式：2.5VI₁．

點(diǎn)評(píng) 本題考查特殊方法測(cè)額定功率的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，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．