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，可小明發現電壓表已經損壞，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，調節滑動變阻器使A2示數為，此時燈泡正常發光；

②讀出此時電流表A1的示數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，當R兩端電壓等于2.5V時，燈泡正常發光，測出此時燈泡電流，由P=UI可得出燈泡的額定功率。

根據等效替代的思想，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，當R兩端電壓為2.5V時燈泡正常發光，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，調節滑動變阻器使A2示數為，此時燈泡正常發光；

②讀出此時電流表A1的示數I1；

表達式：P額=U額I1=2.5VI1。