辅助线在高考实验数据处理中的妙用

　　摘要：实验数据的处理是高考考查学生实验能力的一个重点和难点。作者列举了重庆市近两年的两道高考题，说明可以借助辅助线法破解难题。
　　关键词：高考；实验；数据过程；辅助线
　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148(2011)2(S)-0057-3
　　
　　实验数据处理一直都是高考实验能力考查的重、难点所在，只有理解实验原理和方法，才能应对不同的实验条件，处理好实验数据，并得出结论，这样才能真正提高实验能力，适应在新课程下高考要求。笔者通过对比分析2009年和2010年重庆市近两年的高考实验题，发现命题者在这两题中的数据处理上设置了障碍，“刁难”考生，如果没有抓住解题的突破口，势必会落入命题人精心设置的“陷阱”。笔者根据试题，借助辅助线巧妙突破了难点。
　　
　　1 模型再现
　　
　　1.1 电源的路端电压与总电流的U-I曲线
　　图1为实验原理图，由闭合欧姆电路得：E=U+Ir；即：U=E-Ir
　　作出U-I曲线如图2所示，从图中可知截距分别为电源电动势E、断路电流Im，斜率k=-r。
　　1.2 电阻的两端电压与通过电流的U-I曲线
　　图3为实验原理图，由闭合欧姆电路得：U=IR1。定值电阻R1的U-I曲线如图4所示，若R1为小灯泡，则U-I曲线如图5所示，因为小灯泡的电阻随温度升高而增大，即斜率在变大。
　　重庆市近几年的高考实验题都围绕着电源、电阻、灯泡的U-I曲线大做文章。我们只要理解上面的两个模型，明白曲线的含义，在数据处理时借助辅助线，就能有效地突破此难点。
　　
　　2 实际应用
　　
　　例题1 (2009年重庆卷22）
　　（2）硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用图6所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0为已知定值电阻，电压表视为理想电压表。
　　①请根据图6，用笔画线代替导b6f8d6787b2770659b0d4422cf3d534e55eca53ff0c967977e9734396450f311线将图7中的实验器材连接成实验电路。
　　②若电压表V2的读数为U0，则I=______mA；
　　③实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I曲线a。见图8，由此可知电池内阻______（填“是”或“不是”）常数，短路电流为______mA，电动势为______V。
　　④实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得U-I曲线b，见图8。当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5V。则实验二中外电路消耗的电功率为______mW（计算结果保留两位有效数字）。
　　答案：①见图9；②U0R0；
　　③不是，0.295(0.293~0.297)，2.67(2.64~2.70)；
　　④0.065(0.060~0.070)。
　　解析：
　　①见图9；
　　②根据欧姆定律可知I=U0R0；
　　③路端电压U=E-Ir，若r为常数、则U-I图为一条不过原点的直线，由曲线a可知电池内阻不是常数；当U=0时的电流为短路电流、约为295μA=0.295mA；当电流I=0时路端电压等于电源电动势E，约为2.67V；
　　④实验一中的路端电压为U1=1.5V时电路中电流为I1=0.21mA，连接a中点（0.21mA、1.5V）和坐标原点，此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻（定值电阻）的U-I图，和图线b的交点为实验二中的路端电压和电路电流，如图1