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2023-01-26
更新時間:2022-06-10 10:31:47作者:未知
2022年全國乙卷的電學(xué)實驗題的設(shè)計絕對有問題,原題如下
如果拋開題目的錯誤不談,這其實是一道非常簡單的電學(xué)實驗題,首先是題目中出現(xiàn)了個已知電阻的電流表,看到這里一定要考慮兩個問題,一是電流表是否要改裝,二是電流表的該內(nèi)接還是外接。
而由于第一問已經(jīng)提到需要電流表測量范圍是0-5mA,所以必須要對原1mA的電流表進行改裝,進而擴大量程,到這一步還沒出現(xiàn)問題。
接下來因為改裝后的電流表的阻值是已知的,所以我把改裝后的電流表內(nèi)接,得到了下圖所示的電路。
后來在第三問的時候根據(jù)電壓2.30V,電流4.20mA,計算出待測電阻和改裝電表的總阻值為548歐姆,我又計算出改裝電流表的阻值為60歐,進而計算出待測電阻為488歐姆。
雖然我當(dāng)時覺得電路圖看著有些別扭,卻并未在意,因為這實在不是一道難題。
后來和其他老師的對答案的時候出了問題,部分老師的電路圖是這樣的:
其次,在待測電阻的結(jié)果上也出現(xiàn)分歧,部分老師得出的結(jié)論是548歐姆,這個答案其實更接近題干中給出的估測值550歐姆左右。
而究其原因還是電路圖設(shè)計上的分歧導(dǎo)致的,一些老師是忽略了改裝后電流表應(yīng)該內(nèi)接的道理,而采用了第二種接法,而還有一些老師則提到題目中有說電壓表的內(nèi)阻很大的,即電壓表分流很小,所以可以不考慮電壓表分流的問題,即電流表內(nèi)外接均可,雖然實驗有一定的誤差,但是誤差極小。
不過如果按照我最開始的做法去做,直接將電流表進行內(nèi)接,那么就可完全消除實驗造成的系統(tǒng)誤差,也就是說按照我的方法去做,實驗的相對誤差應(yīng)該是零,即無系統(tǒng)誤差。
于是又有老師提出,題目中的很大,是指代電壓表阻值無窮大的情況,也就是說電壓表是一個理想電壓表,所以電壓表實際上并不分流,即不會造成實驗誤差。而這恐怕也是出題者的意圖所在。
但是這里又出現(xiàn)一個問題,如果按照電壓表內(nèi)阻無窮大來理解,那么兩種電路連接方法計算出的電阻應(yīng)該是一樣的,至少應(yīng)該相差不大,但是實際情況是兩種算法算出的結(jié)果相差相當(dāng)大,相對誤差達到了12%了,這就說明在這個實驗中電壓表的阻值絕對不是無窮大。
另外我參考了網(wǎng)上很多老師的答案,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)均采用的是第二種電路圖,計算的結(jié)果也是548歐姆。
這樣的話,改卷老師部分不面臨一個問題,到底哪種解法對呢?
綜上所述,如果是第二種接法對,那么就實驗結(jié)果和實驗的條件就是互相矛盾的。一方面認為電壓表是理想電壓表,一方面又因為電壓表分壓造成了很大的實驗誤差。
如果是第一種接法對,那么就會出現(xiàn)測量出的阻值和題干的估測值相差太遠,反而是第一種接法的結(jié)果更加接近,而這也與網(wǎng)上很多的答案不同。
不過想來以命題組的驕傲是絕對不會輕易認錯的,結(jié)果無非是兩種,一是兩種答案都取,二是只取第一種答案,這樣一來至少錯誤不那么離譜。