物理實(shí)驗(yàn)中的特殊測量

劉麗

原題呈現(xiàn)

（2020·遼寧中考試卷第19題第4問）創(chuàng)新小組利用電壓恒為6 V的電源、標(biāo)有“50 Ω 1 A”的滑動變阻器R、阻值為5 Ω的定值電阻R1、多擋開關(guān)S0等器材設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路，測量額定電流為0.3 A的小燈泡的額定功率，請將實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整：

①S0接2擋，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表示數(shù)為______V，小燈泡正常發(fā)光;

②S0接3擋，保持滑片P位置不動，讀出此時(shí)電壓表示數(shù)為3 V;

③小燈泡的額定功率P 額=______W。

考點(diǎn)分析：本題考查了只用電壓表和多擋位開關(guān)測量小燈泡的額定功率，借此考查電學(xué)的核心思維能力?？键c(diǎn)包括電路簡化、動態(tài)電路分析、找到兩個(gè)發(fā)生變化電路的不變量、串聯(lián)電路的規(guī)律、歐姆定律、電功率。

解析：（1）當(dāng)S0接2擋，燈泡、滑動變阻器、R1串聯(lián)，電壓表測量R1電壓，因此調(diào)節(jié)滑片P，電壓表示數(shù)為1.5 V時(shí)電流為0.3 A，小燈泡正常發(fā)光;

②S0接3擋，滑動變阻器、R1串聯(lián)，電壓表示數(shù)（R1電壓）為3 V時(shí)，滑動變阻器電壓U 滑= U - U1 = 3V，R 滑= R1 = 5 Ω;

③回到S0 接2 擋，求得此時(shí)U′滑= 0.3 A × 5 Ω = 1.5 V，所以U 額= U - U′1 - U′滑= 6 V - 1.5 V -1.5 V = 3 V，P 額= U 額I 額= 3 V × 0.3 A = 0.9 W。

方法歸納：本題是典型的用特殊方法測量電功率，這類問題（也可能是測量燈泡或是導(dǎo)體的電阻）往往是近年中考試題的壓軸題?；窘忸}思路是：

（1）無論測量電功率（P = UI）還是測量電阻（R = U/I）都需要知道該被測元件兩端的電壓和通過的電流，應(yīng)首先確定只有什么表，以及能直接測量的物理量是什么，從而確定需要間接測量的物理量。

（2）仔細(xì)讀題，或畫出簡圖或完成某一步驟的設(shè)計(jì)。如果只有電壓表代表可以直接測出其兩端電壓，下面需要解決的是怎樣借助電壓表以及電路的相關(guān)信息求出此時(shí)的電流;反之，如果只有電流表代表可以直接測出其電流，下面需要解決的是怎樣借助電流表以及電路的相關(guān)信息求出此時(shí)其兩端的電壓。

（3）計(jì)算出電功率或電阻，或用所測得物理量寫出表達(dá)式。

拓展訓(xùn)練

1.小明想利用一塊電流表和阻值已知的電阻R0測量電阻Rx的阻值。小明選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、電流表，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖2所示。

（1）請你添加一根導(dǎo)線幫助小明完成實(shí)驗(yàn)電路的連接。

（2）當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I1;當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為I2。請用I1、I2和R0表示Rx，Rx=______。

2.為測量額定電流為0.5 A小燈泡L1的額定功率，小明選用了一只電壓表和一個(gè)“6 V 3 W”的小燈泡L2，設(shè)計(jì)了如圖3甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，其中電源電壓恒為12 V，請完成下面實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）如圖3甲所示，圖中a、b處虛線框內(nèi)，分別為電壓表或開關(guān)S2，則在a框內(nèi)應(yīng)是______;

（2）正確選擇元件并連接電路后，閉合開關(guān)S、S1，斷開開關(guān)S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為______V，此時(shí)小燈泡L1正常發(fā)光;

（3）______，讀出電壓表示數(shù)如圖3乙所示，為V;

（4）則小燈泡L1的額定功率為______W。

參考答案：1.（1）如圖4 （2）I2 - I1I1R0

2.（1）電壓表（2）6 （3）閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，滑動變阻器滑片的位置不變4 （4）2