权浩_马亚鹏_2014年全国高考物理电学实验核心考点评析.pdf

mg 12 槡 3 槡 2 Il 1 2 cos 槡 3 2 sin mg 2Ilsin 6 故 sin 6 1 即 60 时 磁感应强度最小 故 C 正确 答案为 C 图 25 例 4如图 5 所示 一质量 m 0 4 kg的小物块 以v0 2 m s的初速 度 在与斜面成某一夹角的拉力 F 作 用下 沿斜面向上做匀加速运动 经 t 2 s 的时间物块由 A 点运动到 B 点 A B之间的距离L 10 m 已知斜面倾 角 30 物块与斜面之间的动摩擦因数 槡 3 3 重力加速度 g 取 10 m s2 1 求物块加速度的大小及到达 B 点时速度的大小 2 拉力 F 与斜面的夹角多大时 拉力 F 最小 拉力 F 的最 小值是多少 解析 1 设物块加速度的大小为 a 到达 B 点时速度的大 小为 v 由运动学公式得 L v0t 1 2 at2 图 6 v v0t at 联立 得 a 3 m s2 v 8 m s 2 设物块所受支持力为 FN 所 受摩擦力为 Ff 拉力与斜面间的夹角 为 受力分析如图 6 所示 由牛顿第 二定律得 Fcos mgsin Ff ma Fsin FN mgcos 0 又 Ff FN 联立 式得 F mg sin sin ma cos sin mg sin cos ma cos 槡 3 3 sin mg sin cos ma 12 槡 3 3 槡 2 槡 3 2 cos 1 2 sin mg sin cos ma 槡 2 3 3 sin 60 可知sin 60 1 时 分母最大 即F最小 此时对应的 夹角为 30 代入数据得 F 的最小值为 Fmin 槡 13 3 5 N 山东省惠民县第一中学 251700 2014 年全国高考物理电学实验核心考点评析 权浩1马亚鹏2 2014 年全国各地的高考物理电学实验试题总体难度适中 回归教科书 考查考生的基本实验能力 试题设计尽可能克服 中学物理实验教学中 做实验题不做实验 的误区 注重对实验 过程的考查 并有意识地通过纸笔测试 将做实验的考生和没 做实验的考生区分出来 本文例举电阻的测量和测量电源电动 势和内阻两大核心考点试题 进行评析 一 以电阻测量为核心考点的试题评析 电阻测量是电学实验试题的核心考点之一 很多电学实验 试题都与电阻测量有关 如测金属丝的电阻率 描绘小灯泡的 伏安特性曲线等 以电阻测量为核心考点的电学实验主要考查 基本仪器的使用与读数 电学实验仪器的选择 电路设计 电路 原理图分析 实物图连接和分析论证等 例 1 2014 年江苏卷 某同学通过实验测量一种合金的 电阻率 1 用螺旋测微器测量合金丝的直径 为防止读数时测微 螺杆发生转动 读数前应先旋紧图 1 所示的部件 选填 A B C 或 D 从图中的示数可读出合金丝的直 径为mm 图 1 图 2 2 图 2 所示是测量合金丝电阻的电路 相关器材的规格 已在图中标出 合上开关 将滑动变阻器的滑片移到最左端的过 程中 发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变 化 由此可以推断 电路中 选填图中表示接线柱的数 字 之间出现了 选填 短路 或 断路 3 在电路故障被排除后 调节滑动变阻器 读出电压表和 电流表的示数分别为 2 23 V 和 38 mA 由此 该同学算出接入 电路部分的合金丝的阻值为 58 7 为了更准确地测出合金丝 的阻值 在不更换实验器材的条件下 对实验应作怎样的改进 请写出两条建议 23 解析 1 螺旋测微器在读数前应先旋紧止动旋钮 2 电 路故障判断 电流表示数几乎为零而电压表示数几乎为电源电 动势 可判断 7 9 之间断路 3 实验得出合金丝阻值为 58 7 而电流表内阻约为 0 3 电压表内阻约 3 k 所以该合金 丝为大电阻 故应该内接 为减小误差 采用多组计算值求平均 值或用图象法处理 答案 1 B0 410 2 7 9 断路 3 电流表改为内 接 测量多组电流和电压值 算出电阻的平均值 或测量多组电 流和电压值 利用图象法求出电阻值 评析 本题主要考查考生对伏安法测电阻的理解 属于电 学实验中的常规题型 具体考查了螺旋测微器的使用和读数 电路故障分析 电流表的内外接法等方面的知识 突出考查考 生对原有实验方案评估的能力 并要求学生在评估的基础上提 出改进方案 开放式的设问对考生能力要求较高 例2 2014 年四川省 图3 是测量阻值约几十欧的未知电 阻 x 的原理图 图中 0是保护电阻 10 1是电阻箱 0 99 9 是滑动变阻器 A1和A2是电流表 E是电源 电动势 100 V 内阻很小 在保证安全和满足要求的情况下 使测量范 围尽可能大 实验具体步骤如下 i 连接好电路 将滑动变阻器 调到最大 ii 闭合 S 从最大值开始调节电阻箱 1 先调 1为适当 值 再调滑动变阻器 使A1示数I1 0 15 A 记下此时电阻箱 的阻值 1和 A2示数 I2 iii 重复步骤 ii 再测量 6 组 1和 I2 iv 将实验测得的 7 组数据在坐标纸上描点 根据实验回答以下问题 1 现有四只供选用的电流表 A 电流表 0 3 mA 内阻为 2 0 B 电流表 0 3 mA 内阻未知 C 电流表 0 0 3 A 内阻为 5 0 D 电流表 0 0 3 A 内阻未知 A1应选用 A2应选用 2 测得一组 1 和I 2值后 调整电阻箱 1 使其阻值变小 要使 A1示数 I1 0 15 A 应让滑动变阻器 接入电路的阻值 选填 不变 变大 或 变小 3 在坐标纸上画出 1与 I2的关系图 4 根据以上实验得出 x 图 3 图 4 解析 1 x为几十欧 而 1 0也为几十欧 它们是并联 关系 故通过A1和A2的电流差不多 而通过调节使A1示数I1 0 15 A 故 A1和 A2都选择0 0 3 A 因为并联部分电压相等 I1 0 1 A1 I2 x A2 得到两变量 1 与 I 2的关系 1 I2 x A2 I1 0 A1 1 I2图象斜率即为 x A2 I1 要求得 x 所以 A2内阻应已知 故 A1选 D 而 A2选 C 2 1变小 则闭合回路中总电阻减小 干路电流增大 A1 示数也增大 要使 A1示数减小 滑动变阻器应变大 3 见图 4 4 由图象可得 x 31 答案 1 D C 2 变大 3 见图 4 4 31 评析 本题要求学生通过对实验电路原理图的解析 得出两 变量 1与I2的关系式 并由此选择电流表和进行实验数据的处 理 着重考查考生的知识迁移能力 另外 画图象历来是高考实 验试题的命题点之一 本题要求学生会利用线性拟合的方法 绘 制出一条直线 在此过程中 应使尽可能多的点落在所画的图象 上 不在图象上的点要分布在图象两侧 对误差较大的点要大胆 舍弃 不能将数据点用折线连接起来 第 4 问要求学生正确理 解图象的物理意义 且根据斜率计算出待测电阻的阻值 对能力 要求较高 二 以测电源电动势和内阻为核心的考点的试题评析 测电源电动势和内电阻是高中物理电学实验的核心内容 之一 也是高考考查的重点 2014 年总共有5 套试题以该实验为 核心考点进行命题 现选 2 例进行评析 图 5 例 3 2014 年新课标 利用如图 5 所示电路 可以测量电源的电动势和 内阻 所用的实验器材有 待测电源 电 阻箱 最 大 阻 值 999 9 电 阻 0 阻值 3 0 电阻 1 阻值 3 0 电流表 A 量程为 200 mA 内阻为 A 6 0 开关 S 实验步骤如下 将电阻箱阻值调到最大 闭合开关 S 多次调节电阻箱 记下电流表的示数 I 和电阻箱相应的 阻值 以1 I 为纵坐标 为横坐标 作1 I 图线 用直线拟 合 求出直线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b 回答下列问题 1 分别用 E 和 r 表示电源的电动势和内阻 则1 I 与 的 关系式为 2 实验得到的部分数据如表1 所示 其中电阻 3 0 时电流表的示数如图 6 所示 读出数据 完成表1 答 33 表 1 1 02 03 04 05 06 07 0 I A0 1430 125 0 1000 0910 0840 077 I 1 A 16 998 00 10 011 011 913 0 3 在图 7 的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图 根 据图线求得斜率 k A 1 1 截距 b A 1 4 根据图线求得电源电动势 E V 内阻 r 图 6 图 7 解析 1 根据闭合电路的欧姆定律 E I总 外 r 得 E I I A I 1 A 1 A 0 r 从而 1 I 1 2 E 1 1 E A A 1 1 0 r 或代值得 1 I 3 0 E 3 0 E 5 0 r 2 由图6 可读出此时电流表示数为110 mA 即0 110 A 其倒数为 9 09 A 1 三位有效数字 3 由图 7 得斜率 k 1 0A 1 1 截距 b 6 0 A 1 4 将上面 3 中值带入 1 中式子 得电源电动势 E 3 0 V 内阻 r 1 0 图 8 答案 1 1 I A 1 E 1 1 E A A 1 1 r 0 或写成 1 I 3 0 E 3 0 E 0 5 r 2 0 110 9 09 3 见图 8 4 3 0 或在2 7 3 3之 间 1 0 或在 0 6 1 4 之间 评析 本题的考查方式和例 2 如出一辙 足以说明实验数据 处理中线性拟合方法的重要性 这种方法从操作层面 需根据 物理实验原理列出表达式 利用分离变量的思想 将表达式经 过数学变形 化简为题目所需要的函数解析式 1 I 与 再根 据函数的斜率 截距等确定重要的物理参量 E r 掌握这种方 法并不是一件难事 关键在于考生对线性拟合的物理思想要有 深刻的理解 例 4 2014 年全国大纲卷 23 现要测量某电源的电动势 和内阻 可利用的器材有 电流表 A 内阻为 1 00 电压表 V 阻值未知的定值电阻 1 2 3 4 5 开关 S 一端连有鳄鱼夹 P 的导线1 其他导线若干 某同学设计的测量电路如图9 所示 1 按图 9 在实物图 10 中画出连线 并标出导线 1 和其 P 端 图 9 图 10 2 测量时 改变鳄鱼夹 P 所夹的位置 使 1 2 3 4 5依次串入电路 记录对应的电压表的示数 U 和电流表的示数 I 数据如表 2 所示 根据表中数据 在图 11 中的坐标纸上将所 缺数据点补充完整 并画出 U I 图线 表 2 I mA1931531116930 U V2 512 592 682 762 84 图 11 3 根据 U I 图线求出电源 的电动势 E V 内阻 r 保留 2 位有效数字 解析 1 实物连线要注意连 接主干电路 最后再连接电压表 2 根据闭合电路欧姆定律 得 E U I A r 则 U E I A r 可知 U I 图线 为直线 根据表中的数据在坐标纸上描点 然后用一条直线把尽 量多的点连接 图 12 3 根据U I图线可知 纵轴截距为 E 2 90 V 图线 的斜率的绝对值为 A r 由 此可解得 r 1 03 答案 1 连接如图 11 所 示 2 U I 图线为图