全國新課標理綜卷電學實驗命題研讀與對策

江蘇 薛燕敏

全國新課標理綜卷電學實驗命題研讀與對策

江蘇 薛燕敏

把握命題特征，優(yōu)化備考策略。

實驗歷來是新課標高考命題創(chuàng)新度最大的題型之一，因為變化而棘手，如何應對？除了走進實驗室認真完成學生實驗外，還要認真研究考綱及新課標實驗命題特征，依此做出科學合理的復習方案，本文就以電學實驗為主，拋磚引玉，希望引起大家重視。

一、以考綱實驗為原型，變化創(chuàng)新

【例1】（2016·全國卷Ⅰ）現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時，系統(tǒng)報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警），電阻箱（最大阻值為999.9Ω），直流電源（輸出電壓為U，內(nèi)阻不計），滑動變阻器R1（最大阻值為1 000Ω），滑動變阻器R2（最大阻值為2 000Ω），單刀雙擲開關一個，導線若干。

在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，已知U約為18V，Ic約為10mA；流過報警器的電流超過20mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60℃時阻值為650.0Ω。

（1）完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。

圖1

（2）電路中應選用滑動變阻器_________（填“R1”或“R2”）。

（3）按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：

①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應置于________（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是___________________________。

②將開關向________（填“c”或“d”）端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至________。

（4）保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用。

【解析】（1）電路如圖2所示。

圖2

報警器的電阻是650.0Ω，所以滑動變阻器阻值的取值范圍在250Ω到1 150Ω之間，因此滑動變阻器應該選R2。

（3）電阻箱代替報警器工作時的熱敏電阻，阻值應為650.0Ω，滑動變阻器剛開始應置于b端，若置于另一端，接通電源后，流過報警器的電流會超過20mA，報警器可能損壞；實驗調(diào)試時，將開關置于c端，緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器，直至報警器開始報警。

【答案】（1）連線圖見解析 （2）R2（3）①650.0b接通電源后，流過報警器的電流會超過20mA，報警器可能損壞 ②c報警器開始報警

二、以教材內(nèi)容為藍本，拓展創(chuàng)新

【例2】（2016·全國卷Ⅲ）某同學用圖3中所給器材進行與安培力有關的實驗。兩根金屬導軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵（未畫出）的N極位于兩導軌的正上方，S極位于兩導軌的正下方，一金屬棒置于導軌上且與兩導軌垂直。

圖3

（1）在圖中畫出連線，完成實驗電路。要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動。

（2）為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度，有人提出以下建議：

A.適當增加兩導軌間的距離

B.換一根更長的金屬棒

C.適當增大金屬棒中的電流

其中正確的是________（填入正確選項前的標號）。

【解析】（1）限流式接法要求滑動變阻器接線時只能連接“一上一下”兩個接線柱；磁鐵N極位于上方，說明磁感線向下；開關閉合后，金屬棒往右運動，說明棒受到向右的安培力；由左手定則可知，電流應垂直紙面向外（ab指向a1b1）；所以應按“電源正極→開關→滑動變阻器下接線柱→滑動變阻器上接線柱→電流表→ab→a1b1→電源負極”的順序連接回路。

【答案】（1）連線如圖4所示

圖4

（2）AC

【感悟】最近幾年新課標高考命題加強了與教材的聯(lián)系，如2012年測量磁感應強度源于教材后面的練習，加入了變阻器限流；2013卷Ⅱ改裝成多用電表、2015年卷Ⅰ改裝和校準毫安表源于教材正文和練習，增加了定量運算和有效數(shù)據(jù)；2014年卷Ⅱ電阻測量源于老教材中的外接和內(nèi)接法；2016年卷Ⅲ安培力實驗源于教材演示實驗的變形，所以高考復習以本為本，教材中的各個欄目的設置都是長期教學經(jīng)驗積累的呈現(xiàn)，要重視起來。

三、以實驗思想為依據(jù)，重組創(chuàng)新

【例3】（2016·全國卷Ⅱ）某同學利用圖5所示電路測量量程為2.5V的電壓表的內(nèi)阻（內(nèi)阻為數(shù)千歐姆），可供選擇的器材有：電阻箱R（最大阻值99 999.9Ω），滑動變阻器R1（最大阻值50Ω），滑動變阻器R2（最大阻值5kΩ），直流電源E（電動勢3V），開關1個，導線若干。

圖5

實驗步驟如下：

①按電路原理圖5連接線路；

②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖5中最左端所對應的位置，閉合開關S；

③調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；

④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00V，記下電阻箱的阻值。

回答下列問題：

（1）實驗中應選擇滑動變阻器_________（填“R1”或“R2”）。

（2）根據(jù)圖5所示電路將圖6中實物圖連線。

圖6

（3）實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω，若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內(nèi)阻為________Ω（結(jié)果保留到個位）。

（4）如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為________（填正確答案標號）。

A.100μA B.250μA

C.500μA D.1mA

【解析】（1）實驗原理類比于半偏法測電表內(nèi)阻，電壓表所在支路的總電壓應該盡量不變化，即滑動變阻器選最大阻值小的，即選R1。

（2）如圖7所示

圖7

【答案】（1）R1（2）見解析圖 （3）2 520 （4）D

【感悟】實驗的原理、思想是實驗的靈魂，也是高考命題創(chuàng)新的立足點。像2015年卷Ⅱ中利用半偏法測量電壓表的內(nèi)阻以及例3，都巧妙地利用了串并聯(lián)電路、閉合電路的歐姆定律等，這些常用的思想方法及實驗技巧在上期中有詳細的敘述，請讀者自行查閱。

（作者單位：江蘇省江陰市第一中學）