高考物理【熱點·重點·難點】專練(新高考專用)熱點02轉(zhuǎn)換法【熱點解讀】物理學中對于不容易直接觀察的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識，或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫做轉(zhuǎn)換法。愛因斯坦說過：“磁場在物理學家看來正如他坐的椅子一樣實在?！贝艌鲭m然看不見、摸不著，但可以通過對小磁針的作用來證明其存在。在物理學中還有其他一些現(xiàn)象也是這樣，物體發(fā)生形變活運動狀態(tài)發(fā)生變化可以證明此物體受到力的作用，如蘋果落地、行星繞恒星運動可證明萬有引力存在；運動的物體能對外做功可證明它具有能；擴散現(xiàn)象可證明分子在無規(guī)則運動；鉛塊實驗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)嶒灴勺C明大氣壓的存在；靜電力指針的偏角度大小說明了電勢差的變化量；奧斯特實驗可證明電流周圍有磁場等等。轉(zhuǎn)換法是一種較高層次的思維方法，是對事物本質(zhì)深刻認識的基礎上才產(chǎn)生的一種飛躍，如變曲為直就是該方法的應用。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，可實現(xiàn)各參量間的轉(zhuǎn)換，達到測量的目的。參量轉(zhuǎn)換的方法貫穿于整個物理實驗之中。2．能量轉(zhuǎn)換法能量轉(zhuǎn)換測量法是某種形式的物理量，通過能量變化器，變成另一種形式物理量的測量方法。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，形形色色的敏感器件和傳感器應運而生，為物理實驗測量方法的改進提供了很好的條件?？紤]到電學參量具有方便、快速的特點，電學易于生產(chǎn)，而且常常具有通用性，所以許多能量轉(zhuǎn)換法都是使待測物理量通過各種傳感器和敏感器件轉(zhuǎn)換成電學參量來進行測量的。最常見的有光電轉(zhuǎn)換、磁電轉(zhuǎn)換、熱電轉(zhuǎn)換、力電轉(zhuǎn)換等。在設計和安排實驗時，當預先估計不能達到要求時，常常另辟蹊徑，把一些不可能測量的物理量轉(zhuǎn)換成可測量的物理量。合理地使用轉(zhuǎn)換法是物理實驗獲得成功的一種必要手段，尤其是設計探究型實驗，當某個物理量不容易直接測量或者不具備測量條件時，巧妙地使用轉(zhuǎn)換法能夠收到事半功倍的效果?！鞠迺r檢測】(建議用時：30分鐘)1．某物理興趣小組利用圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律。光電門Q固定在電磁鐵P的正下方，接通電磁鐵，將小球吸在P處，斷開電源，小球由靜止開始下落，通過光電門Q時，光電計時器記錄小球通過光電門Q的時間為3.00ms。用刻度尺測出P、Q兩點間的高度差為59.70cm。(1)若用游標卡尺測量小球的直徑d時，示數(shù)如圖乙所示，則d=______mm。(2)小球經(jīng)過Q時的速度大小v=______m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)若小球的質(zhì)量為0.1kg，則在小球從P運動到Q的過程中，小球動能的增加量______J，重力勢能的減少量______J，在實驗誤差允許范圍內(nèi)，，機械能守恒定律得到驗證。(已知當?shù)氐闹亓铀俣却笮?，結(jié)算保留三位有效數(shù)字)(4)小組同學想到另外一種驗證機械能守恒定律的方法，調(diào)整Q的位置，測出P到Q的高度差h，算出小球經(jīng)過Q時對應的速度大小v，以h為橫軸、為縱軸，若圖線為一直線，且其斜率接近于______，則機械能守恒定律得到驗證。(重力加速度大小為g)【答案】10.203.400.5780.5852g【解析】(1)根據(jù)題圖乙，小球的直徑(2)小球經(jīng)過Q時的速度大小(3)在小球從P運動到Q的過程中，小球動能的增加量重力勢能的減少量(4)若小球下落過程動能的增加量與重力勢能的減少量相等，則有可得此時圖線為一直線，且其斜率為2g。2．某同學利用如圖甲所示的實驗裝置來測定氣墊導軌上滑決的加速度，滑塊上安裝有遮光條。(1)該同學利用10分度的游標卡尺測出滑塊上安裝的遮光條的寬度d，測量結(jié)果如圖乙所示，則d=______cm；(2)與光電門配套的數(shù)字毫秒計測出了遮光條通過光電門1所用的時間Δt1=0.025s，通過光電門2所用的時間為Δt2=0.010s，則滑塊通過光電門1時滑塊的速度大小為v1=______m/s；(3)該同學利用刻度尺測出兩光電門之間的距離為l=0.50m，則滑塊的加速度大小為a=______m/s2。【答案】1.500.601.89【解析】(1)由游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知，遮光條的寬度=主尺刻度值(毫米)＋游標尺對齊格數(shù)×游標尺精度(毫米)，可讀出遮光條的寬度為d=1.50cm.(2)滑塊通過光電門1時的速度大小為v1=代入數(shù)據(jù)解得v1=0.60m/s.(3)由于兩光電門之間的距離為l=0.50m，滑塊通過光電門2時的速度大小為v2==1.5m/s故由v22－v12=2al可得a=1.89m/s23．某實驗小組為了測量滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)，設計如圖(a)所示的實驗裝置，彈簧左側(cè)固定在擋板A上，處于原長的彈簧右端位于C，彈簧與滑塊接觸但不拴接，滑塊上安裝了寬度為的遮光板，軌道處裝有光電門。(1)實驗的主要步驟如下：①用游標卡尺測量遮光片的寬度，如圖(b)所示，_______cm；②將滑塊向左壓縮彈簧，由靜止釋放滑塊，同時記錄遮光片通過光電門的時間；③測量并記錄光電門與滑塊停止運動位置之間的距離；④改變彈簧壓縮量，多次重復步驟②和③。(2)實驗收集的數(shù)據(jù)并處理如下。序號123456時間0.040.050.060.080.100.12距離17.0110.887.574.262.731.88①實驗小組根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中已描繪出五個點，請描繪出余下點并作出圖像______。②根據(jù)所作圖像，可得滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為_______，(g取10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)?！敬鸢浮?.650【解析】(1)因游標尺是20分度，則其精確度為(2)實驗小組根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中已描繪出五個點，描繪出圖像如下所示因摩擦阻力做功，導致動能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)動能定理，則有即為因此圖像的斜率那么4．如圖所示，某實驗小組的同學將足夠長的木板固定在水平桌面上，帶有寬度為d的遮光條的滑塊，從光電門的右側(cè)以某一初速度向左運動，經(jīng)過一段時間后滑塊靜止在光電門的左側(cè)某位置，改變滑塊的初速度，重復以上操作步驟，重力加速度為g，就可以測量出滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。則：(1)為了完成測量，應該直接測量的物理有___________(選填選項前的字母)。A．滑塊和遮光條的初速度B．滑塊和遮光條的總質(zhì)量MC．遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間D．滑塊停止的位置與光電門間的距離(2)根據(jù)(1)題中直接測量的物理量，可得滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為___________。(3)如果將圖中的長木板的左端適當墊高將光電門固定在長木板的底端，讓帶有遮光條的滑塊在左側(cè)適當位置由靜止釋放，與光電門之間的水平距離為L，滑塊經(jīng)過光電門的擋光時間為t；改變長木板的傾角，調(diào)整釋放點的位置，保持釋放點與光電門之間的水平距離L不變，如圖所示。重復以上步驟，則：①釋放位置距離水平桌面的高度為___________(用d、、、L和t表示)。②根據(jù)該實驗多次操作得到的實驗數(shù)據(jù)，作出實驗圖像。如果用橫坐標表示釋放點的位置高度h，為了使圖像的是一條直線，那么縱坐標表示的是___________(均釆用國際單位)。如果僅將長木板換用其他材料的長板，其他條件均不改變，則圖像的斜率將___________(選填“變大”、“變小”或“不變”)?！敬鸢浮緾D不變【解析】(1)測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)的原理為，解得則需要測量的物理量為滑塊的滑行距離，還有滑動的速度，但是滑塊的瞬時速度可以利用通過光電門的平均速度表示，所以應該直接測量的物理有遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間，滑塊停止的位置與光電門間的距離。故選CD。(2)由平均速度表示瞬時速度則有滑塊經(jīng)過光電門的速度為滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為(3)①滑塊下滑過程，根據(jù)牛頓第二定律有解得根據(jù)速度位移公式有且，聯(lián)立解得②根據(jù)高度的表達式整理得由上式可知與是線性關(guān)系，所以如果用橫坐標表示釋放點的位置高度h，為了使圖像的是一條直線，那么縱坐標表示的是。根據(jù)與圖像中圖像的斜率為，所以如果僅將長木板換用其他材料的長板，其他條件均不改變，則圖像的斜率將不變。5．某學習小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗如圖所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，橡皮筋對小車做的功記為W。當用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時(每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打在紙帶上的點進行計算。(1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關(guān)、刻度尺和______(填“交流”或“直流”)電源。(2)實驗中，小車會受到摩擦力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是(________)A．放開小車，能夠自由下滑即可B．放開小車，能夠勻速下滑即可C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是(________)A．橡皮筋處于原長狀態(tài)B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線(4)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的___________部分進行測量(根據(jù)如圖所示的紙帶回答)?！敬鸢浮拷涣鱀BGJ【解析】(1)打點計時器使用的是交流電源，即交流電源。(2)平衡摩擦力時，應將紙帶穿過打點計時器，放開拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可。故選D。(3)放開小車后，小車做加速運動，當橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時，小車的速度最大，此時橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)。故選B。(4)從紙帶上看，紙帶的段打點比較均勻，所以應選用紙帶的段進行測量。6．(1)小潘同學用如圖所示的實驗裝置，通過改變橡皮筋條數(shù)改變做功倍數(shù)來完成課本中功與速度變化關(guān)系的實驗，該實驗除了圖甲中已有的器材外，下列選項中還必須用到的有_________。A．天平B．刻度尺C．學生電源D．彈簧測力計(2)小潘在完成上述功與速度變化的關(guān)系實驗中_____(填“需要”或“不需要”)平衡小車受到的阻力。(3)小潘同學某次實驗中得到如圖乙所示的一段紙帶(圖中兩計數(shù)點間有四個點未畫出)，交流電的頻率為50Hz，根據(jù)得到的紙帶，D點位置刻度尺的讀數(shù)為______，根據(jù)紙帶的特點你認為小潘同學可能正在做下列哪個實驗______。A．探究小車速度隨時間變化規(guī)律B．探究功與速度變化的關(guān)系【答案】B需要5.92(5