2005年高考物理电学实验题赏析，本文主要内容关键词为：电学论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
今年北京、上海、江苏、浙江等14个省市实行了高考自主命题。各地根据自己的教学实际，命制了一批体现新课改精神的优秀试题，与物理有关的七套理综试卷和三套单科试卷中出现了许多注重基础知识、强调能力考查的好题。其中的电学实验题，更是常考常新，非常精彩。
笔者归纳的2005年高考物理电学实验题的情况，如表1所示：
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由表1分析，今年的电学实验题题型主要是：1.电路设计求解类，即根据实验要求，依据正确的实验原理，设计出合理的实验方案，达到一定的实验目的和结果（如全国理综Ⅰ、全国理综Ⅲ）；2.电路分析判断类，即根据已知的实验现象、实验数据或实验故障，选择合适的实验电路、实验器材，分析判断故障产生的原因（如上海物理、北京理综）；3.实物连线类，即告知实验电路图，要求按图连接实物（如广东物理、江苏物理、全国理综Ⅱ）。下面笔者各选一例供赏析。
一、电路设计求解类试题
例1 （全国理综Ⅰ）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。器材：量程为3V的理想电压表
，量程为0.8A的电流表（具有一定内阻）。固定电阻R=4Ω，滑线变阻器R'，开关S，导线若干。
①画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中，当电流表读数为I[，1]，时，电压表读数为U[，1]，当电流表读数为I[，2]时，电压表读数为U[，2]。则可以求出E=____，r=____。（用I[，1]、I[，2]、U[，1]、U[，2]及R表示）
解析 试题中所给理想电压表的量程为3V，而待测的电源电动势约为4.5V，所以电压表不能直接接到电源的两端，要考虑用定值电阻与电池串联，以增大内阻、减小路端电压。滑线变阻器的作用是控制电路中的电流，应该用限流接法。电流表有一定的内阻，一般与电池的内阻是同一数量级，为减小内阻测量的误差，电流表应用内接法。实验电路如图1所示。由闭合电路的欧姆定律。有
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另解 考虑到电源有约1.5Ω的内阻，仪器中有一固定电阻R=4Ω，电压表量程为3V，所以设计如图2所示的电路也可以满足要求。（但要求变阻器的接人阻值不大于10.5Ω，此时R'与电流表串联后和R的并联值为3Ω，电压表不会超过量程）。再由闭合电路欧姆定律，可得
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评析 本题考查了教材中测量电源电动势和内阻的实验内容，但是和原实验条件相比多了一个定值电阻而且减小了电压表的量程，如果死记课本的实验就会得到如图3所示的电路，使电压表超过量程而产生错误。命题人确实很好地把握了高考试题源于课本而高于课本的命题原则，这是一道推陈出新的好题。
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二、电路分析判断类试题
例2 （北京理综）“黑盒子”表面有α、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电学元件，每两个接线柱之间只能连接一个元件。为了探明盒内元件的种类及连接方式，某位同学用多用表进行了如下探测：
第一步：用电压挡，对任意两接线柱正、反向测量，指针均不发生偏转：
第二步：用电阻×100Ω挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图4所示。
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（1）第一步测量结果表明盒内__________。
（2）图5甲示出了图4[1]和[2]中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是____Ω；
（3）图5乙示出了图4[3]中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是____Ω。
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（3）请在图6的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。
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（4）一个小灯泡与3V电池组的连接情况如图7所示。如果把图7中e、f两端用导线直接相连，小灯泡可正常发光。欲将e、f两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连，灯泡仍可发光。那么e端应连接到____接线柱，f端应接到____接线柱。
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解析 （1）用多用电表的电压挡，可以判断两表笔测量端有无电压。可推理得：黑盒子内不存在电源。
（2）欧姆表的读数分别为1200Ω、500Ω。
（3）由[1]和[2]的实验知：接线柱α、b间应该是一个1200Ω的电阻；由[3]和[4]可知接线柱α、c间有一只二极管，而且C端是二极管的正极；由实验[5]、[6]可知在b、α间应该没有元件。所以盒内电路如图8所示。
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（4）若e、f端与α、c相连，则由于b、c接线柱间电阻的分压作用，会使小灯泡上的电压小于额定电压，不能正常发光。与α、b相连也不行。考虑到应使二极管正向导通，故e、f端应分别与c、α相连。
评析 一般的黑盒子问题是比较复杂的，对学生发散思维的能力要求非常高。本题通过具体的实验方法与步骤，考查了学生对多用电表及二极管单向导电特性的掌握情况。只要真正理解了实验原理，电路的判断应该没有问题。高考中由于考试条件的限制不可能考学生具体的实验操作，本题的新颖之处在于：通过六幅仿真的实验图景，告知实验的操作过程和结果，考查学生理解、分析、判断的实验能力而不是考死板的解实验题的能力。
三、实物连线类试题
例3 （江苏物理）将满偏电流I[，g]=300μA、内阻未知的电流表G改装成电压表并进行核对。（1）利用如图9所示的电路测量电流表G的内阻（图中电源的电动势E=4V）：先闭合开关S[，1]，调节R，使电流表指针偏转到满刻度，再闭合S[，2]，保持R不变，调节R'，使电流表指针偏转到满刻度的2/3，读出此时R'的阻值为200Ω，则电流表内阻的测量值R[，g]=____Ω。
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（2）将该表改装成量程为3V的电压表，需（填“串联”或“并联”）阻值为R[，0]=____Ω的电阻。
（3）把改装好的电压表与标准电压表进行核对，在答题卡上画出实验电路图和实物连接图，如图10所示。
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图10
解析 （1）因为电流表的内阻一般较小，所以闭不闭合开关S[，2]对整个电路来说几乎没有影响，可以认为在闭合开关S[，2]后通过R的电流依然是30μA。由题给的条件，此时通过电流表的电流是200μA，通过电阻R'=200Ω的电流是100μA，所以可得R[，g]=100Ω。
（2）将电流表改装成电压表要串联一个分压电阻。电流表的满偏电压是300μA×100Ω=0.03V，所以改装时要串联一个（3-0.03）V/300μA=9900Ω的电阻。
（3）要进行校表，电压的可变范围要大一些，所以变阻器要用分压式接法，而标准电流表肯定是要改装成电压表并联，实验电路和实物连接图分别如图11、图12所示。
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图11
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图12
评析 第（1）小题考查了学生对半偏法测电阻方法的认识，虽然电流表是2/3满偏，但是方法还是一样的，试题考查的是学生对原理的理解而不是记忆，第（2）（3）小题则考查电表的改装及校对问题，既要画出电路图，同时还要对实物图进行连线，要求较高。