多用电表刻度盘
1 引言
近日,笔者看到了2022年北京高考物理卷,发现其中的15题比较有意思,就拿来进行研究。很多习以为常的经典试题,如果深入思考,细细推敲,总是能够有所收获。
2 试题回放与分析
就本题的第二小问而言,这是关于欧姆表使用的传统试题,考察的是欧姆表的使用操作规程。按照正常分析,正确的顺序应该是A、D、C、B。
3 质疑与分析
就题目中给出的数据来讲,这个顺序,这个结论,未尝不可。但是该题引发了不少学生的自然联想,试题中直接给定了倍率,如果没有给定倍率,如何选择倍率呢?
特别是,如果试题中给定的待测电阻的阻值不是约为20KΩ,而是40KΩ、50KΩ,或者是60KΩ,那么正确的操作步骤应该是什么呢?
实际上,在利用欧姆表测电阻时,如果待测电阻未知,是需要多次重复尝试测量的,直至指针最接近中值电阻为止;因为欧姆表测电阻时,指针越是接近半偏位置,相对误差就越小;指针指向半偏位置时,相对误差最小。
如果是在实验操作条件下,学生可以根据尝试比较,选择出最佳倍率实施测量;现在是在纸笔测试条件下,如果没有给出表盘照片,学生很难从更换倍率前后的指针与中值刻度的距离远近确定相对误差的大小,因此也很难确定哪倍率最合适。笔者建议在纸笔测试条件下,这类试题最好附加一幅欧姆表表盘照片。其实,如果试题中附加一幅多用电表的刻度盘照片,就会亲民很多,对考生素养考察也更全面。如果利用下图所示的多用电表测电阻,其中电阻A的阻值约为100欧姆,电阻B的组织约为200欧姆。试分别写出测量电阻A和电阻B的阻值的规范操作步骤。该欧姆表的中值刻度是40欧姆,在测100欧姆的电阻时,如果选用×1的倍率,指针会指向100欧姆位置,如果选用×10的倍率,指针会指向10欧姆位置,100欧姆的刻度线与中值刻度线更近,误差更小;所以应该选用×1的倍率。在测200欧姆的电阻时,如果选用×1的倍率,指针会指向200欧姆位置,如果选用×10的倍率,指针会指向20欧姆位置,20欧姆的刻度线与中值刻度线更近,误差更小;所以应该选用×10的倍率。