高考物理【熱點·重點·難點】專練(新高考專用)熱點04等效替代法【熱點解讀】等效替代法是科學(xué)研究中常用的一種思維方法，對一些復(fù)雜問題采用等效方法，將其變成理想的、簡單的、已知規(guī)律的過程來處理，?？墒箚栴}的解決得以簡化，能替代的前提是等效，等效是指不同的物理現(xiàn)象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面是相同的，它們之間可以相互替代，而保證結(jié)論不變。等效的方法是指面對一個較為復(fù)雜的問題，提出一個簡單的方案或設(shè)想，而使它們的效果完全相同，從而將問題化難為易、化繁為簡求得解決。這種科學(xué)思維方法不僅在定義物理概念時經(jīng)常用到，如等效電路、等效電阻、分力與合力等效、合運動與分運動等效等，而且在分析和設(shè)計實驗時也經(jīng)常用到。再如交流電的有效值，即是用交流電與直流電在熱效應(yīng)里產(chǎn)生的“等效作用”來確定的。物理實驗中經(jīng)常會用到“等效替代法”?！鞠迺r檢測】(建議用時：30分鐘)1．某實驗小組利用如圖甲所示的電路探究在25℃~80℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT，其標(biāo)稱值(25℃時的阻值)為900.0Ω；電源E(6V，內(nèi)阻可忽略)；電壓表V(量程150mV)；定值電阻R0(阻值20.0Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0~999.9Ω)；單刀開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2。實驗時，先按圖甲連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0℃。將S2與1端接通，閉合S1，調(diào)節(jié)R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調(diào)節(jié)R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0；斷開S1，記下此時R2的讀數(shù)。逐步降低溫控室的溫度t，得到相應(yīng)溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0℃。實驗得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表。t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列問題：(1)在閉合S1前，圖甲中R1的滑片應(yīng)移動到______(填“a”或“b”)端。(2)在圖乙的坐標(biāo)紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點，并作出R2-t曲線。(_______)(3)由圖乙可得到RT在25℃~80℃范圍內(nèi)的溫度特性。當(dāng)t=44.0℃時，可得RT=____Ω。(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖丙所示，該讀數(shù)為______Ω，則手心溫度為_______℃。2．為了測試某精密元件在204μA特定電流值時的工作性能，一實驗小組利用微安表監(jiān)測該元件在電路中的電流，電路如圖(a)所示。所用器材：微安表(量程為250μA，內(nèi)阻約為1000Ω)，穩(wěn)壓電源E(電動勢為2.0V)，定值電阻R0(阻值為4000.0Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω，額定電流為0.3A)，電阻箱R2(阻值范圍0~9999.9Ω)，開關(guān)S。將電阻箱R2置于圖(b)所示的阻值，滑動變阻器R1置于最大值；閉合開關(guān)S，移動R1的滑片，使微安表讀數(shù)為204μA。(1)圖(b)中R2的阻值為___________Ω；(2)在圖(c)中標(biāo)出微安表讀數(shù)為204μA時的指針位置___________。為了提高監(jiān)測精度，該小組嘗試用標(biāo)準(zhǔn)電池EN(電動勢為1.0186V)和靈敏電流計(量程范圍300μA)替代微安表，設(shè)計了圖(d)所示電路。要將元件的工作電流調(diào)到204μA，需先將R2的阻值設(shè)置為某個特定值，再閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使靈敏電流計指針指在零點，此時元件中的電流即為204μA。(3)電阻箱R2的阻值應(yīng)設(shè)置為___________Ω。3．某物理興趣小組的同學(xué)要測定某電阻Rx的阻值，通過討論，決定采用下列方法來測定。(1)方法一：用多用電表測量首先，選用歐姆表“×1”擋進(jìn)行粗測，正確操作后，表盤指針如圖1所示，則該電阻的測量值為Rx=______Ω。(2)方法二：用伏安法測量所用的部分器材：電壓表V(0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電流表A(0～0.6A，內(nèi)阻約2Ω)。分析下列問題。①他們設(shè)置了如圖2、圖3所示的兩種電路圖，為減小實驗誤差應(yīng)選用______(填“圖2”或“圖3”)作為測量電路；②請根據(jù)他們所選的電路將圖4所示的實物圖連接好；(______)③他們選擇了正確的電路后，通過測量，根據(jù)得到的實驗數(shù)據(jù)作出了如圖5所示的U-I圖象，根據(jù)圖象，可得Rx=___________Ω。(3)方法三：等效替代法某同學(xué)設(shè)計了如圖6所示的測量電路，實驗步驟如下所示：A．按圖6連接好實驗電路。B．保持開關(guān)S2斷開，將開關(guān)S1閉合，然后調(diào)節(jié)電阻箱R和滑動變阻器R′。待電路穩(wěn)定后電阻箱讀數(shù)R1如圖7所示，記下此時電壓表的示數(shù)。C．閉合開關(guān)S2，保持滑動變阻器的滑片位置不變，然后調(diào)節(jié)電阻箱的電阻，使電壓表的讀數(shù)與步驟B中的示數(shù)相同，此時電阻箱的讀數(shù)R2=26Ω。①在步驟B中電阻箱的讀數(shù)為R1=___________Ω；②由以上實驗測得電阻Rx的阻值為Rx=___________Ω。4．如圖所示，某同學(xué)在家中嘗試驗證“平行四邊形定則”，他找到三根完全相同的橡皮條(遵循胡克定律)、三角板、刻度尺、白紙、方木板、幾枚圖釘、細(xì)繩。設(shè)計了如下實驗：(1)將橡皮條兩端各拴上一根相同的細(xì)繩，用刻度尺測出橡皮條的原長，記為L0；(2)將三根橡皮條的一端用細(xì)繩拴在同一結(jié)點上，另一端分別拴在圖釘上；(3)將白紙用圖釘固定在方木板上，互成角度地拉伸三根橡皮條，在白紙上分別固定三枚圖釘，如圖所示。分別記下三繩結(jié)點位置O和______，分別測出三根橡皮條的長度，記為L1、L2、L3，則三根橡皮的拉力之比為______；(4)取下器材，用鉛筆和刻度尺從O點沿著三根橡皮條的方向畫直線，按照一定的標(biāo)度作出三根橡皮條對結(jié)點O的拉力F1、F2、F3的示意圖，用平行四邊形定則求出兩個力F1、F2的合力F；(5)若測量發(fā)現(xiàn)F與F3在同一直線上，大小接近相等，則實驗結(jié)論為______。5．請完成“探究求合力的方法”實驗的相關(guān)內(nèi)容。(1)如圖甲所示，在鋪有白紙的水平木板上，橡皮條-端固定在A點另一端拴兩個細(xì)繩。(2)如圖乙所示，用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條，將繩與橡皮條的結(jié)點拉到某位置并記為0點，記下此時彈簧測力計的示數(shù)和及_____________。(3)如圖丙所示，用一個彈簧測力計拉橡皮條，將繩與橡皮條的結(jié)點仍拉到O點目的是__________，記下此時彈簧測力計的示數(shù)____________N和細(xì)繩的方向。(4)如圖丁所示，已按一定比例作出了、和F的圖示(5)小明根據(jù)丁圖作出，和的合力時，發(fā)現(xiàn)合力與F大小相等，方向略有偏差，如果此偏差僅由引起，則的大小比真實值偏________。(填大或者小)6．如圖甲所示，在“互成角度的兩個力