Question

7．等效替代法是科学研究中常用的思维方法之一，等效替代法是在保证某种效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法．例如在研究平面镜成像特点时，我们遇到的难题是平面镜成虚像，无法确定虚像的位置，我们用一只与点燃蜡烛完全相同的未点燃蜡烛等效代替了那个虚像．小明按图1所示的电路图做“测量小电灯的额定功率”的实验，设计电路图如图1所示，可小明发现电压表已经损坏，身边只有两个电流表，定值电阻一个（阻值已知为R），开关若干，一个3V的电源，一个滑动变阻器，一个额定电压为2.5V小灯泡，导线若干，小明如何测小灯泡的额定功率？请帮助小明完成实验（画出电路图，简要写出操作步骤和你需要测量的物理量，最后根据已知物理量和你测量的物理量写出小灯泡的额定功率的表达式）P_额=2.5VI₁．

Answer 1

分析 要测量灯泡的额定功率，需使灯泡两端的电压等于额定电压，可将灯泡与电阻R并联，当R两端电压等于2.5V时，灯泡正常发光，测出此时灯泡电流，由P=UI可得出灯泡的额定功率．
根据I=$\frac{U}{R}$，利用电流表分别测不同情况下的电流，最后根据欧姆定律和电功率的公式

解答 解：根据等效替代的思想，可通过已知阻值的R电压间接得到灯泡L的电压，所以将灯泡与已知阻值的定值电阻R并联，当R两端电压为2.5V时灯泡正常发光，测出此时通过灯泡的电流即可．
电路图如下：
；
步骤：
①闭合开关，调节滑动变阻器使A₂示数为I₂=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{R}$，此时灯泡正常发光；
②读出此时电流表A₁的示数I₁；
表达式：
P_额=U_额I₁=2.5VI₁．
故答案为：
实验电路图见上；
步骤：
①闭合开关，调节滑动变阻器使A₂示数为I₂=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{R}$，此时灯泡正常发光；
②读出此时电流表A₁的示数I₁；
表达式：2.5VI₁．

点评 本题考查特殊方法测额定功率的实验设计，关键是知道可以利用电流表和已知阻值的电阻的组合当电压表使用．