对“测量灯泡的额定功率”实验的深度延拓

2017-04-13江苏苏州相城区春申中学215143吴彬彬江苏苏州江苏省黄埭中学215143

数理化解题研究 2017年2期

关键词：滑片额定功率示数

江苏苏州相城区春申中学(215143) 吴彬彬 ●江苏苏州江苏省黄埭中学(215143) 李琴 ●

对“测量灯泡的额定功率”实验的深度延拓

江苏苏州相城区春申中学(215143) 吴彬彬 ●江苏苏州江苏省黄埭中学(215143) 李琴 ●

基于2015年的一道有关测量灯泡的额定功率的中考题的设计思路进行分析和改编，展现中考对该实验考查的走向，为今后的复习指引方向．

伏安法;伏阻法;安阻法

在中考中对“测量灯泡的额定功率”实验一般在电路连接、变阻器的使用、电表读数和功率计算等知识点上进行常规考查，但是有时也会涉及特殊方法测功率的电路设计问题．但凡涉及特殊方法的电路设计问题，很多同学便会束手无策，究其原因是平时遇到的少，独立设计的机会低，得不到很好的锻炼造成的．本文就2015年南京的一道中考题说起例举用特殊方法测功率的几种情形，希望能给中考复习指引方向，提高效率．

一、原题及分析思路

(2015·南京(节选))现有一只额定功率为UL的小灯泡L，小华利用图1所示的电路测出了灯泡的额定功率．图中R为阻值已知的定值电阻，还缺两个开关和一只电表(电流表或电压表)，请在虚线框内补上这三个元件的符号，使电路完整，实验操作简单．

分析测小灯泡的功率的常规方法是用“伏安法”，如图2所示，即调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压为其额定电压，读出此时小灯泡的电流，运用P=UI得出其额定功率．但是从原题可以看出，题中并没有给出电压表和电流表的组合，即无法用“伏安法”去进行常规处理问题．但是题中给出了一个定值电阻，其作用是和电压表组合成一个等效电流表(称作“伏阻法”)，或者和电流表组合成一个等效电压表(称作“安阻法”)．此题到底是运用“伏阻法”还是“安阻法”来测量小灯泡的额定功率，取决于定值电阻R和小灯泡L的连接方式．如图3所示，电阻R与小灯泡L串联，只有将电压表并联接在R的两端才能用电压表的示数与电阻R的比值表示灯泡L的电流(串联电路电流相等)，此方法即为“伏阻法”．如图4所示，电阻R与小灯泡L并联，只有将电流表串联在R的支路上才能用电流表的示数与电阻R的乘积表示灯泡L的电压(并联电路电压相等)，此方法即为“安阻法”．

从图1可以看出电阻R与小灯泡L串联，应该选择电压表、运用“伏阻法”进行测量．题中只提供一只电压表，所以应该是电压表分别测量小灯泡L和电阻R的电压，其电路设计为如图5所示．其实验步骤如下:1．闭合S、S1，断开S2，调节滑片P，使电压表的示数为小灯泡L的额定电压UL;2．闭合S、S2，断开S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数U;3．计算小灯泡的额定功率为P=UL·U/R．

也可以设计成如图6所示的电路图，其实验步骤如下:1．闭合S、S1，断开S2，调节滑片P，使电压表的示数为小灯泡L的额定电压UL;2．闭合S、S2，断开S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数U;3．计算小灯泡的额定功率为

二、对原题进行的改编

原题在电路的设计上提供了两个开关和一个电表，之所以选择电压表不选择电流表的原因是原题的电阻R与小灯泡L的串联连接方式的限制，若两者原来是并联的则很有可能可以运用“安阻法”进行测量．如图7所示，在虚线框中添加两个开关和一个电流表对小灯泡额定功率的测量．其思路是电流表与电阻R可以组合成一个等效电压表，在确定小灯泡两端电压为额定电压的情况下再测量小灯泡的电流，继而求出其额定功率．设计的电路如图8所示，实验步骤如下:1．闭合S、S1，断开S2，调节滑片P，使电流表的示数为．闭合S、S，断开S，保21持滑片P不动，读出电流表的示数I2;3．计算小灯泡的额定功率为P=ULI2或P=I1R·I2．