热点02 转换法 —2021年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考版）

2021年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用） 热点02 转换法 【热点解读】 物理学中对于不容易直接观察的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫做转换法。 爱因斯坦说过：“磁场在物理学家看来正如他坐的椅子一样实在。”磁场虽然看不见、摸不着，但可以通过对小磁针的作用来证明其存在。在物理学中还有其他一些现象也是这样，物体发生形变活运动状态发生变化可以证明此物体受到力的作用，如苹果落地、行星绕恒星运动可证明万有引力存在；运动的物体能对外做功可证明它具有能；扩散现象可证明分子在无规则运动；铅块实验可证明分子间引力的存在，液体固体难压缩可以证明分子斥力的存在；马德堡半球实验可证明大气压的存在；静电力指针的偏角度大小说明了电势差的变化量；奥斯特实验可证明电流周围有磁场等等。 转换法是一种较高层次的思维方法，是对事物本质深刻认识的基础上才产生的一种飞跃，如变曲为直就是该方法的应用。转换法可分为参量转换法和能量转换法两种。 1．参量转换法 待测的物理量通常与其他的物理量之间存在某种特定的物理联系，利用这种联系，可实现各参量间的转换，达到测量的目的。参量转换的方法贯穿于整个物理实验之中。 2．能量转换法 能量转换测量法是某种形式的物理量，通过能量变化器，变成另一种形式物理量的测量方法。随着各种新型功能材料的不断涌现，如热敏、光敏、湿敏材料以及这些材料性能的不断提高，形形色色的敏感器件和传感器应运而生，为物理实验测量方法的改进提供了很好的条件。考虑到电学参量具有方便、快速的特点，电学易于生产，而且常常具有通用性，所以许多能量转换法都是使待测物理量通过各种传感器和敏感器件转换成电学参量来进行测量的。最常见的有光电转换、磁电转换、热电转换、力电转换等。 在设计和安排实验时，当预先估计不能达到要求时，常常另辟蹊径，把一些不可能测量的物理量转换成可测量的物理量。合理地使用转换法是物理实验获得成功的一种必要手段，尤其是设计探究型实验，当某个物理量不容易直接测量或者不具备测量条件时，巧妙地使用转换法能够收到事半功倍的效果。 【限时检测】（建议用时：30分钟） 1．某物理兴趣小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。光电门Q固定在电磁铁P的正下方，接通电磁铁，将小球吸在P处，断开电源，小球由静止开始下落，通过光电门Q时，光电计时器记录小球通过光电门Q的时间为3.00ms。用刻度尺测出P、Q两点间的高度差为59.70cm。 (1)若用游标卡尺测量小球的直径d时，示数如图乙所示，则d = ______mm。 (2)小球经过Q时的速度大小v = ______m/s。（结果保留三位有效数字） (3)若小球的质量为0.1kg，则在小球从P运动到Q的过程中，小球动能的增加量 ______J，重力势能的减少量 ______J，在实验误差允许范围内， ，机械能守恒定律得到验证。（已知当地的重力加速度大小 ，结算保留三位有效数字） (4)小组同学想到另外一种验证机械能守恒定律的方法，调整Q的位置，测出P到Q的高度差h，算出小球经过Q时对应的速度大小v，以h为横轴、 为纵轴，若 图线为一直线，且其斜率接近于______，则机械能守恒定律得到验证。（重力加速度大小为g） 【答案】 10.20 3.40 0.578 0.585 2g 【解析】 (1)根据题图乙，小球的直径 (2)小球经过Q时的速度大小 (3)在小球从P运动到Q的过程中，小球动能的增加量 重力势能的减少量 (4)若小球下落过程动能的增加量与重力势能的减少量相等，则有 可得此时 图线为一直线，且其斜率为2g。 2．某同学利用如图甲所示的实验装置来测定气垫导轨上滑决的加速度，滑块上安装有遮光条。 (1)该同学利用10分度的游标卡尺测出滑块上安装的遮光条的宽度d，测量结果如图乙所示，则d=______ cm； (2)与光电门配套的数字毫秒计测出了遮光条通过光电门1所用的时间Δt1=0.025 s，通过光电门2所用的时间为Δt2=0.010 s，则滑块通过光电门1时滑块的速度大小为v1=______ m/s； (3)该同学利用刻度尺测出两光电门之间的距离为l=0.50 m，则滑块的加速度大小为a=______m/s2。 【答案】 1.50 0.60 1.89 【解析】 (1)由游标卡尺的读数规则可知，遮光条的宽度=主尺刻度值(毫米)＋游标尺对齐格数×游标尺精度(毫米)，可读出遮光条的宽度为d=1.50 cm. (2)滑块通过光电门1时的速度大小为 v1= 代入数据解得 v1=0.60 m/s. (3)由于两光电门之间的距离为l=0.50 m，滑块通过光电门2时的速度大小为 v2= =1.5 m/s 故由