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】等效替代法是科學研究中常用的一種思維方法，對一些復雜問題采用等效方法，將其變成理想的、簡單的、已知規律的過程來處理，常可使問題的解決得以簡化，能替代的前提是等效，等效是指不同的物理現象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規律方面是相同的，它們之間可以相互替代，而保證結論不變。等效的方法是指面對一個較為復雜的問題，提出一個簡單的方案或設想，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。這種科學思維方法不僅在定義物理概念時經常用到，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，而且在分析和設計實驗時也經常用到。再如交流電的有效值，即是用交流電與直流電在熱效應里產生的“等效作用”來確定的。物理實驗中經常會用到“等效替代法”。【限時檢測】(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(圖中虛線區域)中的熱敏電阻RT，其標稱值(25℃時的阻值)為900.0Ω；電源E(6V，內阻可忽略)；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S1，單刀雙擲開關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，調節R1的滑片位置，使電壓表讀數為某一值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，調節R2，使電壓表讀數仍為U0；斷開S1，記下此時R2的讀數。逐步降低溫控室的溫度t，得到相應溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0℃。實驗得到的R2-t數據見下表。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的滑片應移動到______(填“a”或“b”)端。(2)在圖乙的坐標紙上補齊數據表中所給數據點，并作出R2-t曲線。(_______)(3)由圖乙可得到RT在25℃~80℃范圍內的溫度特性。當t=44.0℃時，可得RT=____Ω。(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應讀數如圖丙所示，該讀數為______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，內阻約為1000Ω)，穩壓電源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S，移動R1的滑片，使微安表讀數為204μA。(1)圖(b)中R2的阻值為___________Ω；(2)在圖(c)中標出微安表讀數為204μA時的指針位置___________。為了提高監測精度，該小組嘗試用標準電池EN(電動勢為1.0186V)和靈敏電流計(量程范圍300μA)替代微安表，設計了圖(d)所示電路。要將元件的工作電流調到204μA，需先將R2的阻值設置為某個特定值，再閉合開關S1、S2，調節滑動變阻器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的阻值應設置為___________Ω。3．某物理興趣小組的同學要測定某電阻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，內阻約3kΩ)；電流表A(0～0.6A，內阻約2Ω)。分析下列問題。①他們設置了如圖2、圖3所示的兩種電路圖，為減小實驗誤差應選用______(填“圖2”或“圖3”)作為測量電路；②請根據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，根據得到的實驗數據作出了如圖5所示的U-I圖象，根據圖象，可得Rx=___________Ω。(3)方法三：等效替代法某同學設計了如圖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S2斷開，將開關S1閉合，然后調節電阻箱R和滑動變阻器R′。待電路穩定后電阻箱讀數R1如圖7所示，記下此時電壓表的示數。C．閉合開關S2，保持滑動變阻器的滑片位置不變，然后調節電阻箱的電阻，使電壓表的讀數與步驟B中的示數相同，此時電阻箱的讀數R2=26Ω。①在步驟B中電阻箱的讀數為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、細繩。設計了如下實驗：(1)將橡皮條兩端各拴上一根相同的細繩，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繩拴在同一結點上，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，按照一定的標度作出三根橡皮條對結點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)若測量發現F與F3在同一直線上，大小接近相等，則實驗結論為______。5．請完成“探究求合力的方法”實驗的相關內容。(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，將繩與橡皮條的結點拉到某位置并記為0點，記下此時彈簧測力計的示數和及_____________。(3)如圖丙所示，用一個彈簧測力計拉橡皮條，將繩與橡皮條的結點仍拉到O點目的是__________，記下此時彈簧測力計的示數____________N和細繩的方向。(4)如圖丁所示，已按一定比例作出了、和F的圖示(5)小明根據丁圖作出，和的合力時，發現合力與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