精心研究真题,提高备考效率——以2023年高考全国卷理综电学实验题为例

邢春飞

(北京师范大学附属中学)

一、课标对高考实验的要求

新课标要求把对学生能力的考查放在首位。物理学科主要考查学生五种能力:理解能力、推理能力、实验能力、应用能力、探究能力。其中提升实验能力、探究能力是实验教学的责任担当,更是提高物理核心素养的必然要求。实验题考查全面,同时也是得分率较低、区分度较高的题型。

学业质量水平4是进入高等院校相关专业学习应达到的水平要求。科学探究“水平4”的具体要求为能分析相关事实或结论,提出并准确表述可探究的物理问题,作出有依据的假设;能制订科学探究方案,选用合适的器材获得数据;能分析数据,发现其中规律,形成合理的结论,用已有的物理知识进行解释;能撰写完整的实验报告,对科学探究过程与结果进行交流和反思。

高中课标规定的21个必做实验中,电(磁)学实验占6个,如表1

表1

二、2023年全国卷理综电学实验题分析

1.(2023年全国新课标卷第22题)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、停表、单刀双掷开关以及导线若干。

(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时,红表笔应该与电池的________(填“正极”或“负极”)接触。

(2)某同学设计的实验电路如图1(a)所示。先将电阻箱的阻值调为R1,将单刀双掷开关S与“1”端相接,记录电流随时间的变化。电容器充电完成后,开关S再与“2”端相接,相接后小灯泡亮度变化情况可能是________。(填正确答案标号)

图(a)

A.迅速变亮,然后亮度趋于稳定

B.亮度逐渐增大,然后趋于稳定

C.迅速变亮,然后亮度逐渐减小至熄灭

(3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1),再次将开关S与“1”端相接,再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图1(b)中曲线所示,其中实线是电阻箱阻值为________(填“R1”或“R2”)时的结果,曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的________(填“电压”或“电荷量”)。

【参考答案】(1)正极 (2)C (3)R2电荷量

【点评】本题目第(1)问,以观察电容器的充、放电现象这一实验为载体,考查了多用电表测量物理量,可见试题对学生的实验能力考查并非孤立的,而是对学生综合能力的考查。第(2)问,是学生课堂实验的再现,由于学生亲手做过这个实验,印象就会非常深刻。当然,该题目还需要学生利用自己已有的知识进行解释,做到知其然,并知其所以然。可见高考题是尽量把学生的课堂所学考出来,注重考查学生解决实际问题的能力。第(3)问主要考查了学生利用图像解决问题,考查了学生对图线与坐标轴所围成面积的物理意义的理解,学生对此类问题见的较多,比如v-t图像中面积的意义等。第(3)问可以继续问实线和虚线与坐标轴所围成面积的大小关系。分析发现,充电完毕后,两次电容器的电势差均等于电源电动势E。由Q=CU=CE可知,两次电容器所带电荷量相同,因此两次图像与坐标轴围成的面积相同。

2.(2023年全国甲卷第22题)某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线,实验所用电压表内阻约为6 kΩ,电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图2(a)和(b)两个电路图供选择。

图(a)

(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图2(c)所示,该同学选择的电路图是图________[填“(a)”或“(b)”]。

(2)若选择另一个电路图进行实验,用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图。

【参考答案】(1)(a) (2)如图3所示

图3

3.(2023年全国乙卷第23题)一学生小组测量某金属丝(阻值十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图4(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:

图(a)

(1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。

(2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为U1,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I=________,金属丝的电阻r=________。(结果均用R0、U1、U2表示)

(3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如表2所示:

表2

(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。

(5)用米尺测得金属丝长度L=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图4(b)所示,该读数为d=________mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。

(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ=________×10-7Ω·m。(保留2位有效数字)

(6)5.0

【点评】本题目以测量电阻率为载体,考查了电路的识别,螺旋测微器的读数、部分电路的欧姆定律、电阻定律等知识点。(2)主要考查了电路的识别、电压表的使用、利用欧姆定律及变形,以一道题目考查了多个知识点。(5)螺旋测微器的读数,考查了基本器材的使用,涉及数据的读取和有效数字。螺旋测微器、游标卡尺、多用电表等测量工具的使用,是学生应掌握的基本能力,为高考的高频考点。(6)主要考查了逻辑推理能力,灵活运用物理知识解决实际问题。给出电阻率的数量级,稍稍降低了该题的难度。

三、高考题的启示

做到重点突出,有的放矢。实验主要来源于三个方面:学生必做实验、演示实验、拓展学习中的实验。纵观近几年的高考试题,考查的重点在学生必做实验。题目可以千变万化,但万变不离其宗,重点应放在学生完成实验操作的基础上,深刻理解实验原理。