精心研究真題,提高備考效率
——以2023年高考全國卷理綜電學(xué)實驗題為例

邢春飛

(北京師范大學(xué)附屬中學(xué))

一、課標(biāo)對高考實驗的要求

新課標(biāo)要求把對學(xué)生能力的考查放在首位。物理學(xué)科主要考查學(xué)生五種能力:理解能力、推理能力、實驗?zāi)芰?、?yīng)用能力、探究能力。其中提升實驗?zāi)芰?、探究能力是實驗教學(xué)的責(zé)任擔(dān)當(dāng),更是提高物理核心素養(yǎng)的必然要求。實驗題考查全面,同時也是得分率較低、區(qū)分度較高的題型。

學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4是進(jìn)入高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到的水平要求?？茖W(xué)探究“水平4”的具體要求為能分析相關(guān)事實或結(jié)論,提出并準(zhǔn)確表述可探究的物理問題,作出有依據(jù)的假設(shè);能制訂科學(xué)探究方案,選用合適的器材獲得數(shù)據(jù);能分析數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律,形成合理的結(jié)論,用已有的物理知識進(jìn)行解釋;能撰寫完整的實驗報告,對科學(xué)探究過程與結(jié)果進(jìn)行交流和反思。

高中課標(biāo)規(guī)定的21個必做實驗中,電(磁)學(xué)實驗占6個,如表1

表1

二、2023年全國卷理綜電學(xué)實驗題分析

1.(2023年全國新課標(biāo)卷第22題)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中,所用器材如下:電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、停表、單刀雙擲開關(guān)以及導(dǎo)線若干。

(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓。檢測時,紅表筆應(yīng)該與電池的________(填“正極”或“負(fù)極”)接觸。

(2)某同學(xué)設(shè)計的實驗電路如圖1(a)所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1,將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接,記錄電流隨時間的變化。電容器充電完成后,開關(guān)S再與“2”端相接,相接后小燈泡亮度變化情況可能是________。(填正確答案標(biāo)號)

圖(a)

A.迅速變亮,然后亮度趨于穩(wěn)定

B.亮度逐漸增大,然后趨于穩(wěn)定

C.迅速變亮,然后亮度逐漸減小至熄滅

(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1),再次將開關(guān)S與“1”端相接,再次記錄電流隨時間的變化情況。兩次得到的電流I隨時間t變化如圖1(b)中曲線所示,其中實線是電阻箱阻值為________(填“R1”或“R2”)時的結(jié)果,曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(填“電壓”或“電荷量”)。

【參考答案】(1)正極 (2)C (3)R2電荷量

【點評】本題目第(1)問,以觀察電容器的充、放電現(xiàn)象這一實驗為載體,考查了多用電表測量物理量,可見試題對學(xué)生的實驗?zāi)芰疾椴⒎枪铝⒌?而是對學(xué)生綜合能力的考查。第(2)問,是學(xué)生課堂實驗的再現(xiàn),由于學(xué)生親手做過這個實驗,印象就會非常深刻。當(dāng)然,該題目還需要學(xué)生利用自己已有的知識進(jìn)行解釋,做到知其然,并知其所以然。可見高考題是盡量把學(xué)生的課堂所學(xué)考出來,注重考查學(xué)生解決實際問題的能力。第(3)問主要考查了學(xué)生利用圖像解決問題,考查了學(xué)生對圖線與坐標(biāo)軸所圍成面積的物理意義的理解,學(xué)生對此類問題見的較多,比如v-t圖像中面積的意義等。第(3)問可以繼續(xù)問實線和虛線與坐標(biāo)軸所圍成面積的大小關(guān)系。分析發(fā)現(xiàn),充電完畢后,兩次電容器的電勢差均等于電源電動勢E。由Q=CU=CE可知,兩次電容器所帶電荷量相同,因此兩次圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積相同。

2.(2023年全國甲卷第22題)某同學(xué)用伏安法測繪一額定電壓為6 V、額定功率為3 W的小燈泡的伏安特性曲線,實驗所用電壓表內(nèi)阻約為6 kΩ,電流表內(nèi)阻約為1.5 Ω。實驗中有圖2(a)和(b)兩個電路圖供選擇。

圖(a)

(1)實驗中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖2(c)所示,該同學(xué)選擇的電路圖是圖________[填“(a)”或“(b)”]。

(2)若選擇另一個電路圖進(jìn)行實驗,用實線畫出實驗中應(yīng)得到的關(guān)系曲線的示意圖。

【參考答案】(1)(a) (2)如圖3所示

圖3

3.(2023年全國乙卷第23題)一學(xué)生小組測量某金屬絲(阻值十幾歐姆)的電阻率。現(xiàn)有實驗器材:螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內(nèi)阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0 Ω)、滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關(guān)K、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。圖4(a)是學(xué)生設(shè)計的實驗電路原理圖。完成下列填空:

圖(a)

(1)實驗時,先將滑動變阻器R接入電路的電阻調(diào)至最大,閉合S。

(2)將K與1端相連,適當(dāng)減小滑動變阻器R接入電路的電阻,此時電壓表讀數(shù)記為U1,然后將K與2端相連,此時電壓表讀數(shù)記為U2。由此得到流過待測金屬絲的電流I=________,金屬絲的電阻r=________。(結(jié)果均用R0、U1、U2表示)

(3)繼續(xù)微調(diào)R,重復(fù)(2)的測量過程,得到多組測量數(shù)據(jù),如表2所示:

表2

(4)利用上述數(shù)據(jù),得到金屬絲的電阻r=14.2 Ω。

(5)用米尺測得金屬絲長度L=50.00 cm。用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑,某次測量的示數(shù)如圖4(b)所示,該讀數(shù)為d=________mm。多次測量后,得到直徑的平均值恰與d相等。

(6)由以上數(shù)據(jù)可得,待測金屬絲所用材料的電阻率ρ=________×10-7Ω·m。(保留2位有效數(shù)字)

(6)5.0

【點評】本題目以測量電阻率為載體,考查了電路的識別,螺旋測微器的讀數(shù)、部分電路的歐姆定律、電阻定律等知識點。(2)主要考查了電路的識別、電壓表的使用、利用歐姆定律及變形,以一道題目考查了多個知識點。(5)螺旋測微器的讀數(shù),考查了基本器材的使用,涉及數(shù)據(jù)的讀取和有效數(shù)字。螺旋測微器、游標(biāo)卡尺、多用電表等測量工具的使用,是學(xué)生應(yīng)掌握的基本能力,為高考的高頻考點。(6)主要考查了邏輯推理能力,靈活運用物理知識解決實際問題。給出電阻率的數(shù)量級,稍稍降低了該題的難度。

三、高考題的啟示

做到重點突出,有的放矢。實驗主要來源于三個方面:學(xué)生必做實驗、演示實驗、拓展學(xué)習(xí)中的實驗?？v觀近幾年的高考試題,考查的重點在學(xué)生必做實驗。題目可以千變?nèi)f化,但萬變不離其宗,重點應(yīng)放在學(xué)生完成實驗操作的基礎(chǔ)上,深刻理解實驗原理。