2021年高考物理等效替代法試卷版

等效替代法

【熱點(diǎn)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(gè)較為

復(fù)雜的問題，提出一個(gè)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(shí)經(jīng)常用到，如等效電

路、等效電阻、分力與合力等效、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)等效等，而且在分析和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)用到“等效替代法”。

【限時(shí)檢測】（建議用時(shí)：30分鐘）

1.某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的電路探究在25口~80口范圍內(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(shí)的阻值）為

900.0Q；電源￡（6V,內(nèi)阻可忽略）；電壓表V（量程150mV）；定值電阻Ro（阻值20.0

C）,滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為1000C）;電阻箱&（阻值范圍0?999.9C）；單刀開關(guān)S1，

單刀雙擲開關(guān)S2。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，先按圖甲連接好電路，再將溫控室的溫度/升至80.0將S2與1端接通，閉合

Si,調(diào)節(jié)品的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值伉；保持4的滑片位置不變，將心置于

最大值，將S2與2端接通，調(diào)節(jié)心，使電壓表讀數(shù)仍為Uo；斷開Si,記下此時(shí)后的讀數(shù)。

逐步降低溫控室的溫度f,得到相應(yīng)溫度下&的阻值，直至溫度降到25.0口。實(shí)驗(yàn)得到的

Ri-t數(shù)據(jù)見下表。

t/Q25.030.040.050.060.070.080.0

&/C900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0

回答下列問題：

（1）在閉合Si前，圖甲中用的滑片應(yīng)移動(dòng)到（填Z”或?”）端。

（2）在圖乙的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出曲線。（）

（3）由圖乙可得到RT在25Q-80□范圍內(nèi)的溫度特性。當(dāng)/=44.0□時(shí)，可得RT=

（4）將RT握于手心，手心溫度下&的相應(yīng)讀數(shù)如圖內(nèi)所示，該讀數(shù)為C,則手心溫度

為□?

2.為了測試某精密元件在204HA特定電流值時(shí)的工作性能，一實(shí)驗(yàn)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250“A,內(nèi)阻約為

1000Q）,穩(wěn)壓電源E（電動(dòng)勢為2.0V）,定值電阻描（阻值為4000.0C）,滑動(dòng)變阻器R（最

大阻值為1000C，額定電流為0.3A）,電阻箱&（阻值范圍0?9999.9C）,開關(guān)S。將電阻箱

&置于圖（b）所示的阻值，滑動(dòng)變阻器心置于最大值；閉合開關(guān)S,移動(dòng)用的滑片，使微

安表讀數(shù)為204ptAo

（1）圖（b）中&的阻值為Q;

（2）在圖（c）中標(biāo)出微安表讀數(shù)為204HA時(shí)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(dòng)勢為1.0186V）和靈敏電流計(jì)（量程范圍±300）iA）替代微

安表，設(shè)計(jì)了圖（d）所示電路。要將元件的工作電流調(diào)到204NA,需先將此的阻值設(shè)置為

某個(gè)特定值，再閉合開關(guān)％、S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器火”使靈敏電流計(jì)指針指在零點(diǎn)，此時(shí)元

件中的電流即為204HA。

（3）電阻箱&的阻值應(yīng)設(shè)置為

元件

3.某物理興趣小組的同學(xué)要測定某電阻心的阻值，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“xl”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

(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3AC)；電流表A(0?0.6A,內(nèi)阻約2C)。

分析下列問題。

□他們設(shè)置了如圖2、圖3所示的兩種電路圖，為減小實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)選用（填“圖2”或

“圖3”）作為測量電路：

口請根據(jù)他們所選的電路將圖4所示的實(shí)物圖連接好；（）

□他們選擇了正確的電路后，通過測量，根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖5所示的S/圖象，

根據(jù)圖象，可得氐=

圖4

（3）方法三：等效替代法

某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖6所示的測量電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下所示:

A.按圖6連接好實(shí)驗(yàn)電路。

B.保持開關(guān)S2斷開，將開關(guān)Si閉合，然后調(diào)節(jié)電阻箱R和滑動(dòng)變阻器必。待電路穩(wěn)定后

電阻箱讀數(shù)R如圖7所示，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)。

C.閉合開關(guān)S2,保持滑動(dòng)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(shí)電阻箱的讀數(shù)&=26C。

□在步驟B中電阻箱的讀數(shù)為Ri=

由以上實(shí)驗(yàn)測得電阻&的阻值為&=

4.如圖所示，某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)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(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

(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L。；

(2)將三根橡皮條的一端用細(xì)繩拴在同一結(jié)點(diǎn)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(diǎn)位置。和,分別測出三根橡皮條的長度，記為“

Li.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(diǎn)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(diǎn)O的拉力Q、尸2、尸3的示意圖，用平行四邊形定則求出兩個(gè)力月、尸2的

合力戶;

(5)若測量發(fā)現(xiàn)尸與尸3在同一直線上，大小接近相等，則實(shí)驗(yàn)結(jié)論為O

5.請完成“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)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4點(diǎn)另一端拴兩個(gè)細(xì)繩。

(2)如圖乙所示，用兩個(gè)彈簧測力計(jì)互成角度地拉橡皮條，將繩與橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到某位

置并記為0點(diǎn)，記下此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)K和工及。

(3)如圖丙所示，用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮條，將繩與橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到。點(diǎn)目的是

,記下此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F=N和細(xì)繩的方向。

(4)如圖丁所示，己按一定比例作出了《、鳥和尸的圖示

(5)小明根據(jù)丁圖作出大，和B的合力時(shí)，發(fā)現(xiàn)合力與尸大小相等，方向略有偏差，如果

此偏差僅由片引起，則B的大小比真實(shí)值偏o(填大或者小)

6.如圖甲所示，在“互成角度的兩個(gè)力