高中電學實驗考查方向探究

■山東省廣饒縣第一中學 李光勛

高中電學實驗考查方向探究

■山東省廣饒縣第一中學 李光勛

物理學是一門以實驗為基礎的學科,綜觀各類考試我們可以發現,對電學實驗的考查主要集中在以下三個方面。

一、應用型實驗試題

應用型實驗試題著重考查同學們對各種實驗儀器的熟悉程度。如游標卡尺、螺旋測微器等的讀數,打點計時器的正確安裝與使用,滑動變阻器在電路中限流式與分壓式的選擇,多用電表擋位的選擇與調試等。

例1 某同學為測定某柱形電子元件的電阻率,先做如下測量：

(1)用螺旋測微器測量它的直徑,示數如圖1甲所示,則d=mm;用2 0分度的游標卡尺測量它的長度,示數如圖1丙所示,則L=c m。

(2)用多用電表粗測該元件的電阻,選用“×1 0”倍率的電阻擋后,應先,再進行測量,之后多用電表的示數如圖1乙所示,則該元件的電阻為Ω。

圖1

(3)為了精確測得上述待測電阻Rx的阻值,實驗室提供了如下器材：

A.電流表A1(量程為5 0mA、內阻r1= 1 0Ω)

B.電流表A2(量程為2 0 0mA、內阻r2約為2Ω)

C.定值電阻R0=3 0Ω

D.滑動變阻器R(最大阻值約為1 0Ω)

E.電源E(電動勢約為4V)

F.開關S、導線若干

該同學設計了測量電阻Rx的一種實驗電路原理如圖2所示,則N處的電流表應選用

。開關S閉合前,應將滑動變阻器的滑片置于

隨著經濟形勢的轉變，當前的創新驅動也改變了常態。為了能夠順應時代的發展，企業中出現了財務會計向管理會計轉型的趨勢。這種做法是對財務部門進行升級的一種模式，也是促進企業發展的重要手段。

(選填“a”或“b”)。若M、N兩處電表的讀數分別為IM、IN,則Rx的計算式為Rx=。

圖2

解析：(1)螺旋測微器的固定刻度讀數為0.5mm,可動刻度讀數為1 1.5×0.0 1mm= 0.1 1 5mm,所以d=0.6 1 5mm。游標卡尺的主尺讀數為1 0 6mm,游標讀數為0.7 0mm,所以L=1 0 6.7 0mm=1 0.6 7 0 c m。

(2)用多用電表測量該元件的電阻時,應先進行歐姆調零,再進行測量,該元件的電阻為7×1 0Ω=7 0Ω。

(3)通過待測電阻的最大電流約為IM=0.0 5 7A=5 7mA;通過N處的最大電流約為

0.1 9 0A=1 9 0mA。為保證測量時電流表讀數不小于其量程的三分之一,N處的電流表應選B;開關S閉合前,應將滑動變阻器的滑片置于a。通過定值電阻R0的電流I=IN-IM,并聯電路兩端電壓U=I R0,Rx+r1=

二、測量型實驗試題

測量型實驗試題要求同學們通過物理規律間接測量物理量,意在考查分析能力、實驗設計能力,以及數據處理的能力。如測定金屬的電阻率、測定電源電動勢和內阻等。

例2 為了測量兩個電壓表的內阻,某學習小組依據實驗室提供的如下器材,設計了如圖3所示的電路。

A.待測電壓表V1,量程為3V,內阻約為1 0k Ω

B.待測電壓表V2,量程為6V,內阻約為2 0k Ω

圖3

C.電阻箱R1,阻值范圍0～9 9 9 9.9Ω

D.電阻箱R2,阻值范圍0～9 9 9.9Ω

E.電池組,電動勢為1 2V,內阻為0.5Ω

F.滑動變阻器R3,阻值范圍0～1 5 0 0Ω,額定電流為1.5A

此外還有開關和導線若干。要求可進行多次測量并使電表讀數大于量程的三分之一,該小組沒有標明圖中的a、b、c是哪個電器元件,請你根據電路圖,完成下列填空。

(1)a應選取的電壓表是(填“A”或“B”);c應選取的電阻箱是(填“C”或“D”)。

(2)開關S1閉合、S2斷開時,電壓表V1、V2的讀數分別是U1、U2;開關S1和S2均閉合,調節電阻箱的讀數為R,適當調節滑動變阻器R3,測得電壓表V1、V2的讀數分別是U'1、U'2。則待測電壓表V1的內阻表達式為RV1=。

解析：(1)由待測電壓表的量程和內阻估算得兩電表的滿偏電流都約為0.3 0mA,若a處電壓表滿偏則c處不能選用電阻箱R2,否則b處無論選電壓表V1還是V2,其電流均無法使b處電壓表讀數達到其量程的三分之一,故c處只能是電阻箱R1,b處只能是電壓表V1,a處是電壓表V2。

(2)當開關S1閉合,開關S2斷開時,由串聯分壓原理知;當開關S1和S2均閉合時,有,解得RV1=

三、創新型實驗試題

創新型實驗試題是在基本實驗原理、實驗思想、實驗方法的基礎上,通過遷移和變化展現出新的實驗情景,探索未知領域的實驗題目。如通過物理實驗探究某一物理規律是否成立或物理量之間存在何種關系等。

圖4

例3 利用如圖4所示的電路可以較為準確地測量未知電源的電動勢。圖中Ex為待測電源,ES為標準電源(電動勢ES已知),電源E為電路提供電流,RP為滑動變阻器。G為零刻度在中央的靈敏電流計,A B為一根粗細均勻的電阻絲,C、D為電阻絲A B上的兩個活動觸頭,可以自由移動。與電阻絲A B平行放置的一把刻度尺可以測出C、D兩觸頭間的長度。實驗步驟如下：

(1)按圖連接好電路,將開關S1斷開,開關S2處于兩個觸點都不接的狀態。

(2)閉合開關S1,調整RP至合適位置。

(3)將開關S2接1位置,調整C、D兩觸頭,使電流計指向零刻度,記下。

(4)將開關S2接2位置,重新調整C、D兩觸頭,使,并記下。

(5)斷開開關S1,計算待測電源電動勢的表達式為Ex=。

解析：(3)由題意知應記下C、D兩觸頭間的長度L1。

(4)由題意知應使電流計指針指向零刻度,并記下此時C、D兩觸頭間的長度L2。

點評：求解創新型實驗試題的前提是熟練掌握基本實驗的實驗原理、實驗步驟、注意事項等,然后從實驗目的入手確定實驗方向(即如何做實驗),并通過對實驗數據的合理分析,確定物理規律是否成立、物理量之間存在何種關系等。

(責任編輯 張 巧)