2021年高考物理等效替代法试卷版

等效替代法

【热点解读】

等效替代法是科学研究中常用的一种思维方法，对一些复杂问题采用等效方法，将

其变成理想的、简单的、已知规律的过程来处理，常可使问题的解决得以简化，能替代的

前提是等效，等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律

方面是相同的，它们之间可以相互替代，而保证结论不变。等效的方法是指面对一个较为

复杂的问题，提出一个简单的方案或设想，而使它们的效果完全相同，从而将问题化难为

易、化繁为简求得解决。这种科学思维方法不仅在定义物理概念时经常用到，如等效电

路、等效电阻、分力与合力等效、合运动与分运动等效等，而且在分析和设计实验时也经

常用到。再如交流电的有效值，即是用交流电与直流电在热效应里产生的“等效作用”来确

定的。物理实验中经常会用到“等效替代法”。

【限时检测】（建议用时：30分钟）

1.某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25口~80口范围内某热敏电阻的温度特性。所

用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT,其标称值（25时的阻值）为

900.0Q；电源£（6V,内阻可忽略）；电压表V（量程150mV）；定值电阻Ro（阻值20.0

C）,滑动变阻器R（最大阻值为1000C）;电阻箱&（阻值范围0〜999.9C）；单刀开关S1，

单刀双掷开关S2。

实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度/升至80.0将S2与1端接通，闭合

Si,调节品的滑片位置，使电压表读数为某一值伉；保持4的滑片位置不变，将心置于

最大值，将S2与2端接通，调节心，使电压表读数仍为Uo；断开Si,记下此时后的读数。

逐步降低温控室的温度f,得到相应温度下&的阻值，直至温度降到25.0口。实验得到的

Ri-t数据见下表。

t/Q25.030.040.050.060.070.080.0

&/C900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0

回答下列问题：

（1）在闭合Si前，图甲中用的滑片应移动到（填Z”或?”）端。

（2）在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出曲线。（）

（3）由图乙可得到RT在25Q-80□范围内的温度特性。当/=44.0□时，可得RT=

（4）将RT握于手心，手心温度下&的相应读数如图内所示，该读数为C,则手心温度

为□»

2.为了测试某精密元件在204HA特定电流值时的工作性能，一实验小组利用微安表监测该

元件在电路中的电流，电路如图（a）所示。所用器材：微安表（量程为250“A,内阻约为

1000Q）,稳压电源E（电动势为2.0V）,定值电阻描（阻值为4000.0C）,滑动变阻器R（最

大阻值为1000C，额定电流为0.3A）,电阻箱&（阻值范围0〜9999.9C）,开关S。将电阻箱

&置于图（b）所示的阻值，滑动变阻器心置于最大值；闭合开关S,移动用的滑片，使微

安表读数为204ptAo

（1）图（b）中&的阻值为Q;

（2）在图（c）中标出微安表读数为204HA时的指针位置___________。为了提高监测精度，

该小组尝试用标准电池EN（电动势为1.0186V）和灵敏电流计（量程范围±300）iA）替代微

安表，设计了图（d）所示电路。要将元件的工作电流调到204NA,需先将此的阻值设置为

某个特定值，再闭合开关％、S2,调节滑动变阻器火”使灵敏电流计指针指在零点，此时元

件中的电流即为204HA。

（3）电阻箱&的阻值应设置为

元件

3.某物理兴趣小组的同学要测定某电阻心的阻值，通过讨论，决定采用下列方法来测定。

(1)方法一：用多用电表测量

首先，选用欧姆表“xl”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图1所示，则该电阻的测量值

(2)方法二：用伏安法测量

所用的部分器材：电压表V(0〜3V,内阻约3AC)；电流表A(0〜0.6A,内阻约2C)。

分析下列问题。

□他们设置了如图2、图3所示的两种电路图，为减小实验误差应选用（填“图2”或

“图3”）作为测量电路：

口请根据他们所选的电路将图4所示的实物图连接好；（）

□他们选择了正确的电路后，通过测量，根据得到的实验数据作出了如图5所示的S/图象，

根据图象，可得氐=

图4

（3）方法三：等效替代法

某同学设计了如图6所示的测量电路，实验步骤如下所示:

A.按图6连接好实验电路。

B.保持开关S2断开，将开关Si闭合，然后调节电阻箱R和滑动变阻器必。待电路稳定后

电阻箱读数R如图7所示，记下此时电压表的示数。

C.闭合开关S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变，然后调节电阻箱的电阻，使电压表的读

数与步骤B中的示数相同，此时电阻箱的读数&=26C。

□在步骤B中电阻箱的读数为Ri=

由以上实验测得电阻&的阻值为&=

4.如图所示，某同学在家中尝试验证“平行四边形定则“，他找到三根完全相同的橡皮条（遵

循胡克定律)、三角板、刻度尺、白纸、方木板、几枚图钉、细绳。设计了如下实验：

(1)将橡皮条两端各拴上一根相同的细绳，用刻度尺测出橡皮条的原长，记为L。；

(2)将三根橡皮条的一端用细绳拴在同一结点上，另一端分别拴在图钉上；

(3)将白纸用图钉固定在方木板上，互成角度地拉伸三根橡皮条，在白纸上分别固定三枚图

钉，如图所示。分别记下三绳结点位置。和,分别测出三根橡皮条的长度，记为“

Li.L3,则三根橡皮的拉力之比为；

(4)取下器材，用铅笔和刻度尺从O点沿着三根橡皮条的方向画直线，按照一定的标度作出

三根橡皮条对结点O的拉力Q、尸2、尸3的示意图，用平行四边形定则求出两个力月、尸2的

合力户;

(5)若测量发现尸与尸3在同一直线上，大小接近相等，则实验结论为O

5.请完成“探究求合力的方法”实验的相关内容。

(1)如图甲所示，在铺有白纸的水平木板上，橡皮条-端固定在4点另一端拴两个细绳。

(2)如图乙所示，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，将绳与橡皮条的结点拉到某位

置并记为0点，记下此时弹簧测力计的示数K和工及。

(3)如图丙所示，用一个弹簧测力计拉橡皮条，将绳与橡皮条的结点仍拉到。点目的是

,记下此时弹簧测力计的示数F=N和细绳的方向。

(4)如图丁所示，己按一定比例作出了《、鸟和尸的图示

(5)小明根据丁图作出大，和B的合力时，发现合力与尸大小相等，方向略有偏差，如果

此偏差仅由片引起，则B的大小比真实值偏o(填大或者小)

6.如图甲所示，在“互成角度的两个力