高考物理实验:电表改装技巧解析
关键字:高考、理科综合、电表、改装
高考实验中电学实验是考查的重点、热点。试题注重联系实验操作的考查,如试验线路的连接、测量仪器的读数、电表和其他电学元件的选择问题等都是实验操作的仿真模拟,需要考生具备良好的动手实践经验。“设计和完成实验的能力”在理科综合《考试说明》中指出的考试目标之一。是近几年高考物理实验命题的趋势。
一个完整的实验要经历很多环节。在实际考查中一般不会考查所有环节,而是考查其中的几个环节。有的题目给出条件和器材,考查实验原理。有的给出实验电路图要求领会原理,让考生确定需要测量的物理量和公式。有的要求考生根据操作步骤及测定的物理量判断出实验原理。有的在实验中现有电表不能满足实验所需,要求对器材进行改装并对参数进行考查……虽然考查方式不同、侧重点不同,但目前高考中绝大部分电学试验题都有一个共同特点,就是以不同方式或多或少的对实验原理有一定的提示,在给出实验器材的前提下进行考查。
2019年的考纲在考核目标指导方针有微调。考核目标、考试范围及题型示例部分第一段第一句,由原来的“根据普通高等学校对新生文化素质的要求”变为“根据普通高等学校对新生思想道德素质和科学文化素质的要求”。这部分第二段中,由原来的“注意物理知识在生产、生活等方面的广泛应用”,变为“注意物理知识在日常学习生活、生产劳动实践等方面的广泛应用”,大力引导学生从“解题”向“解决问题”转变。这一变化是物理核心素养中科学思维要素的具体表现。所以,高考命题会更加注重对学生物理核心素养的考查,那些联系学习生活和生产劳动实践、考查学生解决问题能力的题目数量可能会有所增加,实验中可能会增加一些设计性实验,考查学生创新思维能力。
我们的省份使用的是高考全国卷I。近几年高考全国卷I理科综合能力测试中实验考查一般是两个实验,一个力学实验和一个电学实验。高考涉及的四个电学实验 1测定金属的电阻率 ,2描绘小电珠的伏安特性曲线, 3测定电源电动势和内阻, 4练习使用多用电表。四个电学实验中都有电表的选择和使用问题。那么顺带考查电表的改装的几率就非常大。2019年的高考刚刚过去,我们发现今年的高考全国卷I理科综合的物理电学实验中有对电表的改装问题。再查找往年的高考全国卷I理科综合,发现2017年和2015年都有电表的改装问题,五年三考。在今年和往年的高考全国卷Ⅱ和高考全国卷Ⅲ以及其他省份和地区高考试卷都时有涉及。所以对此类问题要让学生熟记。下面就以今年的高考试题为例,进行分析电表的改装问题。下图为电表改装的基本原理和校正的电路图。
例题分析【2019全国卷I第23题(10分)】
某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)根据图(a)和题给条件,将(b)中的实物连接。
(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图(c)所示,由此可以推测出改装的电表量程不是预期值,而是 。(填正确答案标号)
A.18 mA A.21 mA
C.25mA D.28 mA
(3)产生上述问题的原因可能是 。(填正确答案标号)
A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 Ω
B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 Ω
C.R值计算错误,接入的电阻偏小
D.R值计算错误,接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是都正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k= 。
解析:(1)题干已经给出条件了,是把小量程的电流表改装成大量程电流表,所以根据并联分流原理应当把电阻R并联在微安表两端,电阻箱串联在干路上。连接时要注意电表的正负极问题。如下图:
(2)根据图(c)可读得此时微安表上示数为160.0μA。则定值电阻R上通过的电流为:16.0mA-0.16mA=15.84mA 可求出定值电阻和微安表的电流值比为15.84/0.16=99/1,所以n=99+1=100
根据I/I_g =n得I=100I_g=25 mA所以选C
(3)根据第二问的结果可以知道此时的量程比预设的量程变大了,由R= R_g/(n-1)得n-1=R_g/R。n变大了有两种可能,要么分子变大了,要么分母变小了,所以选A、C
(4)由I/I_g =n得n_1=100,n_2=80再由R= R_g/(n-1)得R_1=R_g/99,R_2=R_g/79,R_2=kR_1得k=R_2/R_1 =99/79
因此,此类实验要求掌握全(部分)电路的欧姆定律,不同电表间的改装原理——串联分压和并联分流关系的大小计算。由改装后电流表的总电阻和分流电阻可以知道,电流表的量程越大,其分流电阻越小,电流表的内组越小。如果没有特别说明,可以认为电流表的内阻为零,画等效电路图时,把电流表视为短路。由改装后电压表的总电阻和串联的分压电阻R=可以知道,电压表的量程越大,其分压电阻越大,电压表的总内阻越大。如果没有特别说明,都认为电压表的内阻无穷大,画等效电路图时,把电压表视为断路。无论是将表头改装成电流表还是电压表,都没有改变表头的参数。即表头的满偏电流、满偏电压都不发生变化,只是由分流电阻或分压电阻承担了部分电流或电压。此类实验全面考查了电学实验的基本技能---电流表的内外接,限流和分压电路的选取,实验器材的选择,实物电路的连接及实验误差分析。对能力的考查要求较高——考查了学生判断推理的逻辑思维能力,考查了学生的实际操作能力,考查学生的分析概括能力,考查学生的创新思维能力等。同时也验证了考试大纲的变化与要求。
参考文献:
1、《物理选修3-1》人民教育出版社、2007年1月第二版
2、《2019年普通高等学校招生全国统一考试大纲》理科、高等教育出版社、2018.12
3、《高考理科试题分析》2019理科综合分册、高等教育出版社、2018.12
用户评论
这篇博客太棒了!我一直在找电表的改装方法,现在终于搞懂了原理,准备下星期试试看。感谢分享经验!
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讲真,我看不太懂这些电路图,感觉自己还是基础太差了。不过总觉得这改装技巧很有用,以后有机会再学习一下。
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对于我们还在复习物理的同学来说,掌握这些电表改装技巧真的很重要啊!可以有效提升实验能力和做题效率,真是帮大忙啦!
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我之前也搞过电表的改動,但感觉这篇文章写的更加详细,讲解更清晰易懂。尤其是这个插图,简直绝了!真希望能早点学习到这么多干货知识。
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说真的,这种改装技巧对我来说没什么用处,因为我在学校的实验室里基本不用自己动手处理电表啊。还是想看更多一些实际应用方面的讲解。
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虽然我刚上高二,对物理实验还没接触过,但是这篇文章看得我意有所得!总觉得学习这些技巧比死记硬背公式要更有意思得多
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我觉得这种改装方法其实存在一定的危险性,没有经过专业培训就进行操作很容易造成伤害。建议大家在进行任何电器维修前都要做好安全防护措施。
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好文啊!以前我每次做实验都感觉自己好像跟不上节奏,现在学会了这些技巧,估计效率能提高不少!
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这个改装技巧确实好用,但是如果没认真学习电路知识就随意操作可能会出现火灾或者线路短路,大家要注意安全啊!
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这篇博客很实用,尤其是对那些喜欢动手实验的高中生来说简直就是福音!希望以后还能看到更多关于物理和电学的干货内容。
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感觉这些改装技巧确实可以提高效率,但我更关心的是如何正确使用电表才能保障安全操作?
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我本身对电学不太熟悉,所以看完这篇文章还是一头雾水。希望能看到更加通俗易懂的讲解或者一些实验证明。
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学习到这么多知识真是开心!感觉高考物理考试难度又降低了不少!哈哈
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虽然我已经毕业多年了,但是我还是对物理很有兴趣。这篇博客再次打开了我的视野,让我重新思考了一些科学原理!
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电表的改装技巧真的太实用!我现在正在准备参加科技竞赛,这种技术可以帮助我完成实验设计和数据采集!
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这篇文章讲得太详细了,甚至包含了很多我不了解的概念。感觉自己还是需要多学习一些基础知识才能更好地理解这些技巧。
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我已经试了一下文中提到的改装技巧,效果很好!感谢作者分享宝贵经验!
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我一直觉得物理实验很枯燥,但是看了这篇文章之后我才发现其实很多地方充满了趣味性和挑战性,以后一定要加油学习!
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用户评论
我以前在高考备考的时候也玩过类似的电子实验,还挺有意思的!
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这种改装可以让我们更深刻地理解电表的工作原理吧?挺有启发性的!
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我觉得这比单纯看书学习要有趣得多,实践操作更直观易懂。
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希望能遇到一位好老师,指导我们完成这个实验!这也太酷了。
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这种改装其实也考验了我们的动手能力和逻辑思维能力,很锻炼人啊!
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希望以后的电学课程也能更多地融入这样的实践环节,更有趣味性。
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这样改造电表能测量哪些参数呢?我很好奇可以测量的范围是多少。
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改装后的电表是否安全可靠呢?要注意一些操作细节吧!
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这种实验项目听起来很有创意,可以进一步深入了解电路和物理世界。
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电学知识对将来学习很多理工类学科都很重要,这样的实践能加深我的理解。
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我觉得这种动手式学习方式非常高效,更容易帮助我掌握知识点!
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如果以后在大学也能够有类似的实验课程,那该有多棒啊!
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改动手操作可以让我对电学原理有更直观的认识。
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希望这种改装方法不会影响到原有的电表功能,而且要注意安全!
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在学习的过程中实践和理论相结合,效果一定会更好。
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这次的高考电学实验听起来很新颖有趣,我特别想试试看!
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通过改装后的电表,我们可以设计一些更复杂、更有意义的实验吧?
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这种实践学习很有价值,可以让我们培养科研精神和动手能力!
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