對浙江省2013年高考理綜試卷第22題的幾點思考

余杰曾裕

(浙江省舟山中學教育集團舟山二中，浙江舟山 316000)

1 原題

采用如圖1所示的電路“測定電池的電動勢和內阻”.

(1)除了選用照片中的部分器材外，____________(填選項).

圖1

(A)還需要電壓表. (B)還需要電流表.

(C)還需要學生電源. (D)不再需要任何器材.

(2)測量所得數據如表1所示.

表1

用作圖法求得電池的內阻r=________.

(3)根據第5組所測得的實驗數據，求得電流表的內阻RA= ________.

2 該題的幾個亮點

本題源于教材中的伏安法測電池的電動勢和內阻，使考生感到熟悉和親切，容易上手，但同時又不拘泥于教材，進行了一定的創新.本題主要考查了實驗器材的選擇、作圖法處理實驗數據和電流表內阻的測量等幾方面內容.筆者認為題目有以下幾個亮點.

(1)試題利用照片展示了可能要用到的實驗器材，創設了接近真實的情景，使學生身臨其境，避免紙上談兵，有利于考查學生是否真正做過實驗.

(2)試題將課本上伏安法測電池電動勢和內阻方案中的滑動變阻器換成變阻箱，使其測量功能增加.變阻箱不僅可以通過調整阻值從而改變電流和內外電壓，而且還可以結合電流表的讀數定量計算出變阻箱兩端的電壓值，使考查內容更多元.

(3)試題的方案設計在測定電池電動勢和內阻的同時又巧妙地融入了伏安法測電流表內阻這一內容，可謂一舉兩得，使試題的功能得到了有效地拓展.

3 對該題幾點思考

應該說這是一道整體難度適中、具有一定的創新且考查功能較為豐富的好題.但筆者認為還有一些美中不足之處，現提出幾點想法與出題專家及同行進行商榷，不妥之處請大家斧正.

(1)第(1)小題設問過于簡單.本題關鍵是要考生看出照片中缺少電壓表，即只要認識電壓表的符號便可得出正確選項(A).筆者曾讓8位高一中等程度學生(還未學習高中電學知識)對本題第1問進行測試，結果5位學生選(A)，2位學生選(D)，1位學生選(C).經過交流得知選錯的3位學生認為(A)選項過于簡單，故選了其他選項.出題者本意要考查學生是否真正做過實驗，實際上是沒有經過實驗操作的學生絕大多數也能得到正確結果.可見，本設問門檻過低，缺少區分度.

(2)本試題中電流值過大.第(2)問中表格中6組電流值中最小為0.60 A，最大為1.20 A.人教版3-1教師教學用書和3-1實驗手冊中對該實驗的注意事項均提到電流不宜過大，以避免電池電動勢和內阻發生明顯變化.實驗手冊中還提出:用1號干電池進行實驗，長時間放電電流不要超過0.30 A，短時間放電不宜超過0.50 A.這也正是本實驗中電流表通常選擇0-0.6 A擋量程的依據.

筆者做了一個小實驗:將1節普通的干電池串聯一個較小電阻(0.2Ω)，并與數字電流表連接，形成回路進行了粗略的實驗(如圖2).觀察其電流讀數隨電路接通時間長短而變化情況并記錄至表2.

表2

可見，電流在電路接通短時間內就有較為明顯的變小.究其原因，是因為電流過大導致電源極化嚴重，使電動勢較為明顯地減小，而內阻較為明顯增大，從而導致電流明顯地變小.

圖2

圖3

表3

從表3可發現經過小電流實驗前后，電動勢和內阻據發生變化，但幅度較小.但經過大電流實驗后發現電動勢和內阻變化均比較明顯.可見大電流對電動勢和內阻影響很大.為此筆者認為試題當中實驗電流這樣大電流對電源可能造成損壞，有違安全性原則;同時在實驗過程中測量對象發生了較為明顯的變化，那么測量結果本身就不具有實際意義了，為此也違背了精確性原則.

(3)試題中的電流數據過于齊整.外電阻若是滑動變阻器，通過連續調節，可以使電流讀數進行人為的控制，比如取一些整數的數據，即使最后一位有效數字為0，以方便作圖時候描點.但因為本試題中是變阻箱，電阻取值無法做到連續變化，在實際操作中電流讀數一般無法做到6組數據中有5組數據為整數.這點可能是出題者考慮到方便學生在考試過程中描點作圖，進行了適當地調整.盡管出發點是為考生著想，但可能恰恰反而會給考生留下不真實的感覺，容易造成好心辦壞事的結果.

(4)試題第(3)問中電流表內阻的測量值誤差較大.本題的設問在物理思想和方法上是值得肯定的.但因為電流表內阻相對變阻箱阻值(尤其是前幾組數據)還是過小，又加上電壓值和電流值讀數等帶來的偶然誤差較大，由各組數據求得的電流表內阻相差較大，最大的為第1組求得RA=0.3Ω，最小的為第2組求得RA=0.114Ω，比值接近3倍.當然出題者已經充分考慮到了這一問題，但依舊保持了原有的數據，充分顯示了出題者實事求是的嚴謹態度.試題中有意設置了“根據第5組所測得的實驗數據，求得電流表內阻RA= ________”這一問題，從而巧妙地避開了各組測量值差異過大的矛盾.但是用這種方法測出的數據與電流表的真實內阻相差甚多，已經失去了實際意義.筆者曾用較大的變阻箱阻值根據試題中的電路和方法進行測量得到的數據如表4所示.

表4

根據表4中的部分數據發現電壓表測出的值居然比變阻箱兩端的電壓測量值還小，即U＜IR.這也不難，為此我們也可以看到出題者的用心良苦，采用較小的電阻箱值得到較大的電流，其一是因為是可以使第(2)問中的圖像斜率較大，點跡分布均勻，其二是為了確保第(3)小題設問成功.

4 對該題的修改建議

建議將原題目改為:某學生采用如圖4所示的電路“測定電池的電動勢和內阻”.

(1)照片中的必要實驗器材有________(填選項).

圖4

(2)該學生測量所得數據如下:用作圖法求得電池的內阻r=________.

(3)根據第5組所測得的實驗數據，求得電流表內阻RA= ________.

(4)請根據第(2)問表格中的數據，對該學生在操作本實驗中存在的問題和不足進行評價.

通過從以下3方面對該題進行了改動:一是實驗的操作者為某學生，二是適度增加實驗器材選擇難度，三是增加第(4)問，從而使試題的考查內容更加全面，問題設置更有梯度，且具有一定的開放性，同時還提高了試題的嚴謹性.