熱點(diǎn)02轉(zhuǎn)換法(解析版)

1、熱點(diǎn)02轉(zhuǎn)換法【熱點(diǎn)解讀】物理學(xué)中對(duì)于不容易直接觀察的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象 去認(rèn)識(shí)，或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量，這種研究問(wèn)題的方法叫做轉(zhuǎn)換法。愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)： 磁場(chǎng)在物理學(xué)家看來(lái)正如他坐的椅子一樣實(shí)在。磁場(chǎng)雖然看不見(jiàn)、摸不著，但可以通過(guò)對(duì)小磁針的作用來(lái)證明其存在。在物理學(xué)中還有其他一些現(xiàn)象也是這樣，物體發(fā)生形變 活運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化可以證明此物體受到力的作用，如蘋果落地、行星繞恒星運(yùn)動(dòng)可證明萬(wàn)有引力 存在；運(yùn)動(dòng)的物體能對(duì)外做功可證明它具有能；擴(kuò)散現(xiàn)象可證明分子在無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)；鉛塊實(shí)驗(yàn)可證 明分子間引力的存在，液體固體難壓縮可以證明分子斥力的存在；馬德堡半球?qū)嶒?yàn)可證明

2、大氣壓的 存在；靜電力指針的偏角度大小說(shuō)明了電勢(shì)差的變化量；奧斯特實(shí)驗(yàn)可證明電流周圍有磁場(chǎng)等等。轉(zhuǎn)換法是一種較高層次的思維方法，是對(duì)事物本質(zhì)深刻認(rèn)識(shí)的根底上才產(chǎn)生的一種飛躍，如 變曲為直就是該方法的應(yīng)用。轉(zhuǎn)換法可分為參量轉(zhuǎn)換法和能量轉(zhuǎn)換法兩種。1參量轉(zhuǎn)換法待測(cè)的物理量通常與其他的物理量之間存在某種特定的物理聯(lián)系，利用這種聯(lián)系，可實(shí)現(xiàn)各 參量間的轉(zhuǎn)換，到達(dá)測(cè)量的目的。參量轉(zhuǎn)換的方法貫穿于整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)之中。2. 能量轉(zhuǎn)換法能量轉(zhuǎn)換測(cè)量法是某種形式的物理量，通過(guò)能量變化器，變成另一種形式物理量的測(cè)量方法。隨著各種新型功能材料的不斷涌現(xiàn)，如熱敏、光敏、濕敏材料以及這些材料性能的不斷提高，形形 色色的敏

3、感器件和傳感器應(yīng)運(yùn)而生，為物理實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法的改良提供了很好的條件?？紤]到電學(xué)參 量具有方便、快速的特點(diǎn)，電學(xué)易于生產(chǎn)，而且常常具有通用性，所以許多能量轉(zhuǎn)換法都是使待測(cè) 物理量通過(guò)各種傳感器和敏感器件轉(zhuǎn)換成電學(xué)參量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。最常見(jiàn)的有光電轉(zhuǎn)換、 磁電轉(zhuǎn)換、熱電轉(zhuǎn)換、力電轉(zhuǎn)換等。在設(shè)計(jì)和安排實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)預(yù)先估計(jì)不能到達(dá)要求時(shí)，常常另辟蹊徑，把一些不可能測(cè)量的物 理量轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的物理量。合理地使用轉(zhuǎn)換法是物理實(shí)驗(yàn)獲得成功的一種必要手段，尤其是設(shè)計(jì) 探究型實(shí)驗(yàn)，當(dāng)某個(gè)物理量不容易直接測(cè)量或者不具備測(cè)量條件時(shí)，巧妙地使用轉(zhuǎn)換法能夠收到事 半功倍的效果?！鞠迺r(shí)檢測(cè)】建議用時(shí)： 30分鐘1有一根細(xì)長(zhǎng)而均

4、勻的金屬管線樣品，長(zhǎng)約60cm,電阻約為6 Q,橫截面如圖甲所示。1用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬管線的外徑，示數(shù)如圖乙所示，金屬管線的外徑為mm ；2現(xiàn)有如下器材：A .電流表量程0.6 A，內(nèi)阻約0.1 QB .電流表量程3 A，內(nèi)阻約0.03 QC.電壓表量程3 V，內(nèi)阻約3k QD .滑動(dòng)變阻器1750 Q, )E.滑動(dòng)變阻器15 Q, 3A)F.蓄電池6V,內(nèi)阻很小G 開(kāi)關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線假設(shè)干要進(jìn)一步精確測(cè)量金屬管線樣品的阻值，電流表應(yīng)選 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 。只填代號(hào)字母3請(qǐng)將圖丙所示的實(shí)際測(cè)量電路補(bǔ)充完整。金屬管線樣品材料的電阻率為p通過(guò)屢次測(cè)量得出金屬管線的電阻為R,金屬管線的外徑為d

5、,要想求得金屬管線內(nèi)形狀不規(guī)那么的中空局部的橫截面積S,在前面實(shí)驗(yàn)的根底上，還需要測(cè)量的物理量是 。所測(cè)物理量用字母表示并用文字說(shuō)明。計(jì)算中空局部橫截面積的表達(dá)式為S=【答案】1用字母填寫表達(dá)式(2)A4管線長(zhǎng)度Ld2 L4 R【解析】1螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為1mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為 ，所以最終讀數(shù)為 K 12.5mm=1.125mm ；2電路中的電流大約為:3I A 0.5A 6所以電流表選擇 A ;待測(cè)電阻較小，假設(shè)選用大電阻滑動(dòng)變阻器，從測(cè)量誤差角度考慮，所以滑動(dòng)(3)待測(cè)電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,變阻器選擇E ；屬于小電阻，所以電流表采取外接法； 滑動(dòng)變阻器可以采用限流式接法;(4)根據(jù)

6、RL，那么有：S ,所以還需要測(cè)量的物理量是管線長(zhǎng)度L;那么中空局部的橫截面SR積：Sd2d292 將力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上，不僅可以比擬精確地測(cè)量力的大小，還能得到力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象。甲圖中，某同學(xué)利用力的傳感器測(cè)量小滑塊在光滑半球形容器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)容器的壓力來(lái)驗(yàn)證小滑塊的機(jī)械能守恒，實(shí)驗(yàn)步驟如下： 如圖甲所示，將壓力傳感器 M固定在小滑塊的底部； 讓小滑塊靜止在光滑半圓形容器的最低點(diǎn)，從計(jì)算機(jī)中得到小滑塊對(duì)容器的壓力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象如圖乙所示； 讓小滑塊沿固定的光滑半球形容器內(nèi)壁在豎直平面的.之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，* 、V 與豎直方向之間的夾角相等且都為0 ( 95從計(jì)算機(jī)中得到小滑塊對(duì)容

7、器的壓力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象如圖丙所示。請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題:(1) 小滑塊的重量 Fo為N。(2) 為了驗(yàn)證小滑塊在最高點(diǎn)A和最低點(diǎn)處的機(jī)械能是否相等，那么 。A 一定得測(cè)出小滑塊的質(zhì)量mB .一定得測(cè)出 OA與豎直方向的夾角9C. 一定得知道當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的大小D .只要知道圖乙中的壓力Fo和圖丙中的最小壓力 Fi、最大壓力F2的大小(3) 假設(shè)已經(jīng)用實(shí)驗(yàn)測(cè)得了第(2)小問(wèn)中所需測(cè)量的物理量，用R表示半圓形容器的半徑，那么小滑塊從A點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中重力勢(shì)能減小Ep (用題中所給物理量的符號(hào)來(lái)表示)，動(dòng)能增加Ek (用題中所給物理量的符號(hào)來(lái)表示)，由測(cè)量的數(shù)據(jù)得到小滑塊的機(jī)械能 (填 是或不守

8、恒的?！敬鸢浮?1)1.00N(2)D(3)(Fo Fi)RR 是2【解析】(1)由于重力加速度未知，那么有小鐵球靜止時(shí)，繩子的拉力F。，可知，小球的重力為：G mg Fo2小球在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律，那么有F? Fo m，小球在最低點(diǎn)的動(dòng)能為R1 2 1Ek -mv -(F2 F)R,從A到最低點(diǎn)，物體的重力勢(shì)能減少量等于重力做的功即2 2Wg Fo(1 COS ),另有對(duì)A點(diǎn)受力分析得FoCOSF1,從 A到最低點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能減1少量等于動(dòng)能增加量，即為F2F1R=F0R1 cos，聯(lián)立化簡(jiǎn)得3F。2F1F?,應(yīng)選D。2(3) 小滑塊從A點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中重力勢(shì)能減小等于重力做功，

9、結(jié)合(2)的分析可知，即1 2 1EpmgR(1cos )FR(1cos ) (FFJR，增加的動(dòng)能Ekmv =(F2F)R,2 2重力勢(shì)能減小(Fo ，增加的動(dòng)能11-(F2 F)R二一，所以機(jī)械能守恒。223. 石家莊霧霾頻發(fā)，使用清潔能源可以減少霧霾，太陽(yáng)能發(fā)電是一種新興的可再生清潔能源。某同學(xué)對(duì)太陽(yáng)能電池板進(jìn)行研究。在某光照下使用多用電表測(cè)量該太陽(yáng)能電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。使用多用電表電壓量程，直接把紅黑表筆與電池正負(fù)極相連，測(cè)的示數(shù)如圖甲；因了解太陽(yáng)能試觸后選電池內(nèi)阻一般較大，所以他改用直流電流檔直接測(cè)量短路電流，先用較大量程進(jìn)行 擇直流10mA量程進(jìn)行測(cè)量，讀數(shù)如圖乙。2研究發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能

10、電池電動(dòng)勢(shì)、 電流等各項(xiàng)參數(shù)不穩(wěn)定， 不能直接接用電器使用， 市場(chǎng)上有 太 陽(yáng)能充電控制器 可以把太陽(yáng)能電池板發(fā)電通過(guò)控制器直接充入蓄電池，蓄電池可在需要的時(shí) 候?qū)ν夤╇?。該同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開(kāi)關(guān)，光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)如白天時(shí)電阻幾乎為0：照射光較弱如夜晚時(shí)電阻接近于無(wú)窮大。禾U用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白 天關(guān)閉，夜晚翻開(kāi)。電磁開(kāi)關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖丙所示。1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈，3、4兩接線柱分別與LED燈泡和觸點(diǎn)A、B相連。當(dāng)勵(lì)磁線圈電流大于某一值時(shí)A、B觸點(diǎn)自動(dòng)斷開(kāi)，小于這一值 A、B觸

11、點(diǎn)自動(dòng)接合。Ri為光敏電阻，R2為保護(hù)電阻，勵(lì)磁控制電路及照明電路元件對(duì)應(yīng)接線柱已經(jīng)標(biāo)出。請(qǐng)連接電路，要求LED燈泡在白天熄滅，夜晚亮起。LED燈泡 一鸞一曆悄酣桶1電躋孵 明電弗元伴4*3*2*1*電池械+接基電池:丈網(wǎng)能充電扌誌！1器3LED燈泡為24V ,40W;每日放電時(shí)間10小時(shí)，為保證實(shí)際情況正常使用，蓄電池5倍，那么石家莊容量選配時(shí)需考慮地域、天氣等綜合因素，一般蓄電池的容量約為單日使用量的地區(qū)蓄電池容量比擬適宜的是 A . 8A -hB . 16.7A h【答案】(1) 2.320 (2.315 或 ) 398402卞、.電泄1電邀梶7ikJ2*! 一一 -X _ -1(3)

12、C2.【解析】1使用電壓檔量程，測(cè)得電池的電動(dòng)勢(shì)如圖甲所示，所以該電池的電動(dòng)勢(shì)為320V，選擇直流10mA量程進(jìn)行測(cè)量，讀數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)是，所以內(nèi)阻為= 400/?2光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化，照射光較強(qiáng)如白天時(shí)電阻幾乎為0，照射光較弱如黑天時(shí)電阻接近于無(wú)窮大根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)電路得：+摟苗電也*rST*-13LED燈泡為24V , 40W;所以LED燈正常工作時(shí)的電流是，每日放電時(shí)間10小時(shí),為保證實(shí)際情況正常使用，選配蓄電池容量比擬適宜的是，C正確.a4為制作電子吊秤，物理小組找到一根拉力敏感電阻絲，拉力敏感電阻絲在拉力作用下發(fā)生微小形變宏觀上可認(rèn)為形狀不變，它的電阻也隨之發(fā)生變

13、化，其阻值R隨拉力F變化的圖象如圖a所示，小組按圖b所示電路制作了一個(gè)簡(jiǎn)易吊秤電路中電源電動(dòng)勢(shì) E = 3V，內(nèi)阻r =1Q；靈敏毫安表量程為10mA，內(nèi)阻Rg=50 Q； Ri是可變電阻器，A、B兩接線柱等高且固定?，F(xiàn)將 這根拉力敏感電阻絲套上輕質(zhì)光滑絕緣環(huán)，將其兩端接在A、B兩接線柱上。通過(guò)光滑絕緣滑環(huán)可將重物吊起，不計(jì)敏感電阻絲重力，具體步驟如下：步驟a：滑環(huán)下不吊重物時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)可變電阻Ri,使毫安表指針滿偏;步驟b:滑環(huán)下吊重力的重物G,測(cè)出電阻絲與豎直方向的夾角為0;步驟c：保持可變電阻Ri接入電路電阻不變，讀出此時(shí)毫安表示數(shù)I ；步驟d：換用不同重力的重物，掛在滑環(huán)上記錄每一個(gè)重力值對(duì)應(yīng)的電流值;步驟e：將電流表刻度盤改裝為重力刻度盤。假設(shè)圖中Ro=1OO Q,圖象斜率k = 0.5 Q /N,測(cè)得0 =60,毫安表指針半偏，那么待測(cè)重物重力G= N ；3改裝后的重力刻度盤，其零刻度線在電流表 填 零刻度或 滿刻度處，刻度線填 均勻或 不均勻。4假設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)不變，內(nèi)阻變大，其他條件不變，用這臺(tái)吊秤稱重前，進(jìn)行了步驟a操作，那么測(cè)量結(jié)果 填偏大偏小或不變。【答案】1 2600N 3滿刻度 不均勻4不變G9【解析】1由受力情況及平行四邊形定那么可知，：二，解得：；F = -2實(shí)驗(yàn)步驟中可知，當(dāng)沒(méi)有掛重物時(shí)，電流為滿偏電流，即：-：-：，由歐姆定律得：