對2016年海南省高考物理實(shí)驗(yàn)題的賞析

秦黎

摘 要：從海南省高考物理第12題實(shí)驗(yàn)題可以看出，命題專家立足于考綱，綜合考查了對電流表和電壓表的改裝，題型非常新穎。題目最后還對學(xué)生提出了更高的要求，考查了學(xué)生對改裝后的電流表和電壓表用電表進(jìn)行校對，以提高學(xué)生的實(shí)踐能力和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。本文就該實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行賞析，并且對電表的校對問題進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：改裝電流表；改裝電壓表；校對

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）3-0045-2

海南省高考物理第12題在實(shí)驗(yàn)題形式上并沒有采用傳統(tǒng)的方式去簡單地考查學(xué)生如何將表頭改裝成大量程的電流表（并聯(lián)一個定值電阻），也沒有考查學(xué)生如何將表頭改裝成為電壓表（串聯(lián)一個定值電阻），而是直接給出了電路圖，要求學(xué)生能夠讀懂電路圖，熟練掌握歐姆定律，能夠?qū)Υ?lián)電路和并聯(lián)電路進(jìn)行計算。既考查了將表頭并聯(lián)一個電阻改裝成1 mA的電流表，又考查了將改裝好后的電流表分別串聯(lián)兩個不同的定值電阻，通過選擇開關(guān)改裝成兩個獨(dú)立的不同量程的電壓表。最后，筆者精選了兩道關(guān)于電表校對的例題進(jìn)行分析，為解決此類問題提供一些思路。

1 12題的題目與分析

某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)電壓表的電路圖如圖1所示，圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路。

（1）已知表頭G滿偏電流為100 μA，表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900 Ω。R1、R2和R3是定值電阻。利用R1和表頭構(gòu)成1 mA的電流表，然后再將其改裝為兩個量程的電壓表。若使用a、b兩個接線柱，電壓表的量程為1 V；若使用a、c兩個接線柱，電壓表的量程為3 V。則根據(jù)題給條件，定值電阻的阻值應(yīng)選R1=______Ω，R2=______Ω，R3=______Ω。

（2）用量程為3 V，內(nèi)阻為2 500 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電壓表 對改裝表3 V擋的不同刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。所用電池的電動勢E為5 V；滑動變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為50 Ω和5 kΩ。為了方便實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電壓，圖中R應(yīng)選用最大阻值為______Ω的滑動變阻器。

（3）校準(zhǔn)時，在閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑動端P應(yīng)靠近_______（填“M”或“N”）端。

（4）若由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn)，造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小，則表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值_________（填“大于”或“小于”）900 Ω。

12題參考答案：

（1）100；910；2 000。（2）50。（3）M。（4）大于。

分析 第1問，首先要熟悉改裝電流表和電壓表的原理，利用R1和表頭并聯(lián)改裝成大量程（1 mA）的電流表

R1= = =100 Ω

然后，在改裝好的電流表的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步綜合考查了改裝電壓表。即串聯(lián)兩個不同的定值電阻，結(jié)合選擇開關(guān)，改裝成兩個獨(dú)立的不同量程的電壓表。該題綜合程度較高，一環(huán)緊扣一環(huán)，逐步深入，難度逐漸提高。

若使用a、b兩個接線柱，改裝成量程U1=1 V的電壓表。

U1=Ig Rg+IR2 R2=910 Ω

若使用a、c兩個接線柱，電壓表的量程U2=3 V。

U2=Ig Rg+I（R2+R3） R3=2 000 Ω

第2問要求學(xué)生熟悉分壓電路的特點(diǎn)。為了方便調(diào)節(jié)電壓，通常要選用較小的滑動變阻器，難度較低。第3問考查在做實(shí)驗(yàn)時，在閉合開關(guān)S前，切記滑動變阻器的滑動端P應(yīng)靠近M端，以保護(hù)用電器和電表。

2 電表的校對

第4問中要求學(xué)生能夠?qū)Ω难b后的電壓表用電表進(jìn)行校對，體現(xiàn)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和實(shí)踐能力，題目的難度較大。現(xiàn)在就該類問題精選了兩道例題進(jìn)行詳細(xì)分析，供參考。

例1 如圖2所示，電壓表由靈敏電流計與電阻R串聯(lián)而成。某同學(xué)在使用中發(fā)現(xiàn)一塊電壓表的讀數(shù)總比真實(shí)值偏小一些，若要校準(zhǔn)，可采用的措施是（ ）

A.在電阻R上并聯(lián)一個比其小得多的電阻

B.在電阻R上并聯(lián)一個比其大得多的電阻

C.在電阻R上串聯(lián)一個比其小得多的電阻

D.在電阻R上串聯(lián)一個比其大得多的電阻

分析 改裝后的電壓表由表頭G和電阻R串聯(lián)而成。由于此電壓表的讀數(shù)比準(zhǔn)確值稍微小一些，說明加上相同電壓時，表頭指針角度偏小，通過表頭的電流較小。要使電流適當(dāng)大些，在表頭的內(nèi)阻Rg不改變的情況下，需要減少電阻R的值。可以在電阻R上并聯(lián)一個電阻，以便減小定值電阻R分得的電壓。注意改裝后的電壓表的讀數(shù)只是比準(zhǔn)確值偏小一些，故在R上并聯(lián)一個比R大得多的電阻可以校準(zhǔn)該電壓表的電阻，故選B選項(xiàng)。

例2 如圖3所示，將一個改裝的電流表接入電路進(jìn)行校準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)待測表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)偏大一些。若表頭G的Ig是準(zhǔn)確的，出現(xiàn)的誤差可能是因?yàn)椋?）

①Rg的測量值比真實(shí)值偏大

②Rg的測量值比真實(shí)值偏小

③所并聯(lián)的R比公式R' = 計算出的小

④所并聯(lián)的R比公式R' = 計算出的大

A.①③ B.②④ C.①④ D.②③

圖3 改裝電流表的校對電路

分析 改裝后的電流表由表頭G和電阻R并聯(lián)而成。校表時，標(biāo)準(zhǔn)表的電流等于流過表頭的電流與電阻R的電流之和。由于改裝后的電流表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)表偏大一些，說明通過表頭的電流偏大，由此可知Rg的真實(shí)值比測量值偏小，導(dǎo)致表頭分得的電流偏大。又因?yàn)殡娮鑂是依據(jù)Rg的測量值計算而來的，如果Rg測量值偏大，根據(jù)R' = 計算出的R' 也會偏大，那么R分得的電流會偏小，結(jié)果也會造成流過表頭的電流偏大，故選C選項(xiàng)。

在這兩道例題的基礎(chǔ)上，再看這道高考題的第4問，若由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn)，造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小，則表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值_________（填“大于”或“小于”）900 Ω。

分析 改裝后的電壓表是由改裝后的電流表串聯(lián)R2和R3而成。由于此電壓表的讀數(shù)比準(zhǔn)確值稍小一些，說明該電壓表與標(biāo)準(zhǔn)表加上相同電壓時，表頭指針偏角小，通過表頭的電流較小。題干中提示了是由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn)而導(dǎo)致的示數(shù)偏小，說明Rg的真實(shí)值比測量值偏大，導(dǎo)致表頭分得的電流偏小。又由于R1是通過R1= = =100 Ω計算而來，所以R1偏小，分得的電流偏大，從而也導(dǎo)致表頭分得的電流偏小。

總結(jié)：這道題的考查很有新意，綜合程度較高，難度區(qū)分度較明顯。要求學(xué)生熟練掌握電流表和電壓表改裝的原理，并進(jìn)行相關(guān)的計算。更重要的是在改裝完成后，能夠?qū)﹄姳磉M(jìn)行正確的校對，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（欄目編輯 陳 潔）