2020年高考全国卷Ⅲ物理实验试题分析

陆旷升

[摘   要]2020年全国高考理综卷Ⅲ物理实验题与往年相比，虽然题型没有多大的变化，但对关键能力的考查特点还是很鲜明的，对促进物理学科核心素养的提升具有重要的意义，对高中物理教学具有积极的引导作用。

[关键词]2020年高考; 全国卷Ⅲ;物理实验题

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2020）29-0036-03

物理实验题是很多学生难以突破的题目，每年高考实验题的得分率也较低。2020年全国高考物理实验试题的难易程度如何？又有什么特点呢？本文仅以全国卷Ⅲ物理实验题为例进行分析，供大家参考。

一、实验题赏析

[例1]（2020年全国卷Ⅲ22题）某同学利用图1所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图2所示。

若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图2给出的数据中求得的物理量为_________。

【赏析】前两空考查的是考生是否掌握：（1）做匀变速直线运动的物体在某段时间中间时刻的瞬時速度等于这段时间的平均速度，即[vt2=st];（2）打点计时器通过打点计时，每打相邻两个点的时间间隔为0.02 s。如果掌握了这两个基本知识，就能很快计算出来了。所以：

第3空，考查的是考生对动能定理的理解。动能定理的内容是：在一个过程中合力对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化量，其数学表达式为：

若考生理解动能定理的内容，并能确定研究过程的初、末动能，通过受力分析，求出合力做的功，这一空就不难回答了。

我们研究小车从B点运动到P点这个过程，前两空求出了小车分别经过B、P两点的瞬时速度，即可求出这个过程的动能变化量。对小车受力分析，因已平衡摩擦力，所以小车所受合力等于绳子拉力，则验证动能定理时需要求出小车运动过程中合力即拉力对小车做的功，由功的定义[W=Fs]知，还需要测量B、P之间的距离。

[例2]（2020年全国卷Ⅲ23题）已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材（如图3所示）：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。

（1）在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。

（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图4所示。

（3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图4求得，此时室温为_____℃（保留3位有效数字）。

（4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图5所示。图中，E为直流电源（电动势为10 V，内阻可忽略）;当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图5中____       （填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_________kΩ（保留2位有效数字）。

【赏析】第（1）问主要考查两个内容：一是电流表的内、外接法的选择。利用伏安法测电阻时，即[R=UI]，U为电阻R两端电压，I为流过R的电流。本题“电压表可视为理想电压表”即可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小且内阻值无穷大的电阻，流过电压表的电流可视为零，所以毫安表应采用外接法，毫安表的读数即为流过热敏电阻的电流，电压表与热敏电阻并联，能准确测量出热敏电阻两端电压U。若本题采用毫安表内接法，由于不知道毫安表的内阻准确值，就无法准确测量出热敏电阻两端的电压。二是滑动变阻器限流、分压式接法的选择。限流式连接时被测电阻两端电压范围为[RxERx+Rρ～E];分压式连接时被测电阻两端电压范围为[0～E]。由图4知，热敏电阻两端的电压是从0开始的，所以滑动变阻器采用分压式连接。考生若理解了这些知识，连线也就变得简单了。连线如图6所示。

第（2）问考查的是部分电路欧姆定律的使用，只要考生能准确完成第（1）问的电路图，则可知电压表测量热敏电阻两端电压，毫安表的读数为流过热敏电阻的电流，由部分电路欧姆定律得：

第（3）问主要考查考生的读图能力，要求考生能够从图像中找出对解题有用的信息。由图4知热敏电阻阻值R随着温度t的升高而非线性减小，不同的温度对应不同的电阻，所以由图可知该电阻的阻值为2.2 kΩ，对应的温度为25.5 ℃。

第（4）问难度稍大，考查考生的理解、综合分析能力，考查的内容：一是串联电路中电阻与电压成正比例关系，即某电阻减小时，其两端电压也跟着减小;反之，电压变大;二是串联电路中电流处处相等。学生熟悉这两个知识点，再理解题意，问题就容易解决了。题目要求是：“当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警”，即温度升高时要求输出电压升高，以触发报警。由图4可知，温度升高时，该热敏电阻阻值减小，其两端电压减少，由于不考虑电源内阻，所以输出电压就升高，由分析知R1为热敏电阻。

由题意知R1、R2是串联关系，流过R1、R2的电流相等，并由图4可知，温度为50 ℃时，R1 =0.8 kΩ，由欧姆定律可得[E=I（R1+R2）]，[U=IR2]，代入数据解得[R2=1.2 kΩ]。

二、试题特点分析

试题保持了往年一小一大，1道力学和1道电学题的分布模式。没有因为疫情的影响而降低试题难度，在考查要求方面突出基础性、实用性、综合性等特点，具体如下。

1.突出基础，注重实验基本操作能力

两道实验题都突出体现了物理学科的基础性，既注重对核心物理概念和规律的考查，比如第1题求B点、P点的速度大小，第2题第（2）问利用部分电路欧姆定律求电阻;注重对探究过程、研究方法、操作能力等基本内容的考查，这就要求学生在复习备考时要重视基础，要注意全面发展。

第1题以纸带为载体，验证动能定理;高中阶段以纸带为载体的实驗有很多，如“研究匀变速直线运动”“验证牛顿运动定律”“测定动摩擦因数”“验证机械能守恒定律”“验证动量守恒定律”等，这些实验也都涉及求某点的瞬时速度。在平时的学习中，只要学生认真做过其中的一到两个实验，对动能定理稍有认识、理解，本题拿满分不是难事。

第2题第（1）问要求在器材符号之间画出连线，组成测量电路图。这一小问有些难度，既要考查电流表的内外接接法，又要考查滑动变阻器的限流、分压供电方法，还要考查考生的实验操作能力。

2.突出考查学生对物理信息的加工能力

试题利用图像呈现物理信息，要求学生能够从图像中获取信息，建立文字、图像等不同信息呈现方式之间的联系，从而找出相关物理量之间的关系，对学生获取和处理信息的能力要求较高，但对提升学生物理学科素养有很大的帮助。

第2题，通过呈现热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线，要求学生能够从图像中提取有用信息。比如第（3）问，由图4热敏电阻的阻值为2.2 kΩ时对应的温度为25.8 ℃，第（4）问环境温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为0.8 kΩ。

3.引导学生用所学知识解决生活实际问题

在近几年的高考物理中，越来越注重试题以实际生活、生产等真实情境为背景设置问题，考查学生灵活运用所学物理知识分析解决实际物理问题的能力。第2题是利用热敏电阻制作温控报警器，要求学生在短时间内理解实验原理并完成相关计算，虽然对学生的实验设计能力和探究能力有较高的要求，但它更容易激发学生学习物理的兴趣，也很好地检测了学生应用所学知识解决实际问题的能力。

高考实验题的命题形式、考查角度灵活多变，设问形式越来越新颖，考查范围不再仅仅是课本的分组实验，也可以是课本的演示实验，或是一些创新实验。

三、教学启示

教师在平时的教学中必须要研究高考题，那么，由刚才的分析，我们可得到这样的启发。

1.理解力学、电学各个基本实验原理是根本。实验原理牵涉实验方法的选定、器材的选择、实验操作、实验数据的收集和处理。只有深入理解实验原理，才能正确、顺利地完成实验。

2.力学实验中很多实验都是以打点计时器、纸带、光电门为基点展开的，这就要求学生对求瞬时速度的方法务必熟练;电学实验往往是以伏安法测电阻为中心展开，要求学生对电流表内接、外接的选择，滑动变阻器的限流、分压接法选择要非常熟练，同时还要对实物连线驾轻就熟，对实验操作方法了如指掌。

3.学生必须亲自动手完成分组实验，也要尽量多地让学生参与演示实验。学生经历过、操作过，才能深刻理解实验原理、准确处理数据。引导学生尝试用不同的方法完成同一个实验，不断地扩展自己思维。

（责任编辑 易志毅）