全国新课标理综卷电学实验命题研读与对策

江苏 薛燕敏

全国新课标理综卷电学实验命题研读与对策

江苏 薛燕敏

把握命题特征，优化备考策略。

实验历来是新课标高考命题创新度最大的题型之一，因为变化而棘手，如何应对？除了走进实验室认真完成学生实验外，还要认真研究考纲及新课标实验命题特征，依此做出科学合理的复习方案，本文就以电学实验为主，抛砖引玉，希望引起大家重视。

一、以考纲实验为原型，变化创新

【例1】（2016·全国卷Ⅰ）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2 000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。

在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω。

（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线。

图1

（2）电路中应选用滑动变阻器_________（填“R1”或“R2”）。

（3）按照下列步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是___________________________。

②将开关向________（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________。

（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。

【解析】（1）电路如图2所示。

图2

报警器的电阻是650.0Ω，所以滑动变阻器阻值的取值范围在250Ω到1 150Ω之间，因此滑动变阻器应该选R2。

（3）电阻箱代替报警器工作时的热敏电阻，阻值应为650.0Ω，滑动变阻器刚开始应置于b端，若置于另一端，接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏；实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直至报警器开始报警。

【答案】（1）连线图见解析 （2）R2（3）①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏 ②c报警器开始报警

二、以教材内容为蓝本，拓展创新

【例2】（2016·全国卷Ⅲ）某同学用图3中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。

图3

（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。

（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：

A.适当增加两导轨间的距离

B.换一根更长的金属棒

C.适当增大金属棒中的电流

其中正确的是________（填入正确选项前的标号）。

【解析】（1）限流式接法要求滑动变阻器接线时只能连接“一上一下”两个接线柱；磁铁N极位于上方，说明磁感线向下；开关闭合后，金属棒往右运动，说明棒受到向右的安培力；由左手定则可知，电流应垂直纸面向外（ab指向a1b1）；所以应按“电源正极→开关→滑动变阻器下接线柱→滑动变阻器上接线柱→电流表→ab→a1b1→电源负极”的顺序连接回路。

【答案】（1）连线如图4所示

图4

（2）AC

【感悟】最近几年新课标高考命题加强了与教材的联系，如2012年测量磁感应强度源于教材后面的练习，加入了变阻器限流；2013卷Ⅱ改装成多用电表、2015年卷Ⅰ改装和校准毫安表源于教材正文和练习，增加了定量运算和有效数据；2014年卷Ⅱ电阻测量源于老教材中的外接和内接法；2016年卷Ⅲ安培力实验源于教材演示实验的变形，所以高考复习以本为本，教材中的各个栏目的设置都是长期教学经验积累的呈现，要重视起来。

三、以实验思想为依据，重组创新

【例3】（2016·全国卷Ⅱ）某同学利用图5所示电路测量量程为2.5V的电压表的内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材有：电阻箱R（最大阻值99 999.9Ω），滑动变阻器R1（最大阻值50Ω），滑动变阻器R2（最大阻值5kΩ），直流电源E（电动势3V），开关1个，导线若干。

图5

实验步骤如下：

①按电路原理图5连接线路；

②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图5中最左端所对应的位置，闭合开关S；

③调节滑动变阻器，使电压表满偏；

④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00V，记下电阻箱的阻值。

回答下列问题：

（1）实验中应选择滑动变阻器_________（填“R1”或“R2”）。

（2）根据图5所示电路将图6中实物图连线。

图6

（3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω（结果保留到个位）。

（4）如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________（填正确答案标号）。

A.100μA B.250μA

C.500μA D.1mA

【解析】（1）实验原理类比于半偏法测电表内阻，电压表所在支路的总电压应该尽量不变化，即滑动变阻器选最大阻值小的，即选R1。

（2）如图7所示

图7

【答案】（1）R1（2）见解析图 （3）2 520 （4）D

【感悟】实验的原理、思想是实验的灵魂，也是高考命题创新的立足点。像2015年卷Ⅱ中利用半偏法测量电压表的内阻以及例3，都巧妙地利用了串并联电路、闭合电路的欧姆定律等，这些常用的思想方法及实验技巧在上期中有详细的叙述，请读者自行查阅。

（作者单位：江苏省江阴市第一中学）