Question

【題目】等效替代法是科學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（特性和關系）相同的前提下，將實際的、復雜的物理問題和物理過程轉化為等效的、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．小明按如圖所示的電路圖做“測量小電燈的額定功率”的實驗，設計電路圖如圖所示，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=________

Answer 1

【答案】電路圖如下所示：

步驟：①閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器使A2示數(shù)為，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。

【解析】

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)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。電路圖如下所示：

步驟：①閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器使A2示數(shù)為，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。