介词+which的定语从句什么时候可以用where，when等替换？

简单的说，如果把介词提前的话，就要用介词+which的形式，因为关系副词前面是不能加介词的。
就像第一句和第三句live和studies的介词in如果放在一起，前面就能用where，
this is the town where they live in
the school where he once studies in is very famous.

PS: 定语从句去掉之后原句还是个完整的句子，这样的结构才正确，如果你去掉定语从句之后原句只是个短语了，你这个句子就造错了。
正确：This is the school (which is very famous).
错误：The beautiful school (which is also very famous).

关系副词引导的定语从句可以用“介词＋关系代词”替换。比如你说的那三个句子中的“in which”都可以用“where”替换…
当在“介词＋关系代词“引导的定语从句中，关系代词只能用whom(指人）和which（指物）