例谈高考电学实验中的图线问题

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1研究某一元件的特征曲线

特征曲线常见的有热敏电阻的“伏―安”特性曲线，光敏电阻的“电阻―照度”曲线，磁敏电阻的“电阻―磁感应强度”曲线，还有“电阻率―浓度”曲线，等等.它们多为非线性函数.

1.1给出数据，让考生自己绘出图线

绘图时要注意纵、横轴代表的物理量及其单位，标度、原点的选取，错误数据的排查.主要考查学生的绘图能力.

例1（2009年山东卷）：为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx）.某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如表1：

表1照度（Lx）0.20.40.60.81.01.2电阻（kΩ）754028232018①请在给定的坐标系（图1）中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点.

②如图2所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路.给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0（Lx）时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图.（不考虑控制开关对所设计电路的影响）提供的器材如下：

定值电阻：R1=10 kΩ，R2=20 kΩ，R3=40 kΩ（限选其一，并在图中标出）；光敏电源E（电动势3 V，内阻不计）；开关S及导线若干.

点评此题是以“研究光敏电阻的阻值随光照强度变化的规律”为背景，结合数据，绘制图线，选择器材，并设计电路.本题坐标系已经建好，考生只需将数据点描绘出来即可，但描点和绘图时要求考生既要耐心，又要细心.

简析①描点后的图线如下图3所示.光敏电阻值随光照强度的增加非均匀减小.

②电路图如图4所示.照度为1.0 Lx时对应的电阻值为20 kΩ，要使U12=2 V，则定值电阻上的电压为1 V，由分压关系知，定值电组应选R1=10 kΩ.

小结如果坐标系既没有给出原点坐标，又没有给出标度值，均由考生自己选定，此时有一总的原则：图线尽量分布在坐标纸的中央区域.

1.2给出图线与数据，分析应用

要充分研究图线的数学特点，再结合物理含义，提炼出隐含的信息，才能更准确地作出判断.考查学生的理解能力，综合分析能力，获取新信息的能力.

例2（2008年山东卷）“巨磁电阻”效应已获诺贝尔奖.材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度.若图5为某磁敏电阻在室温下的“电阻～磁感应强度”特性曲线，其中RB、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB.请按要求完成下列实验.

（1）设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻值的电路，在图6的虚线框内画出实验电路原理图（磁敏电阻及所处磁场已给出），待测磁场磁感应强度大小约为0.6～1.0 T，不考虑磁场对电路其它部分的影响.要求误差较小.提供的器材如下：

小结解决此类问题，首先要写出实验原理（全电路或部分电路欧姆定律），然后根据纵横坐标的要求，转化成相应的函数关系式，从而认清斜率的意义、斜率中包含的内容及截距的意义和特点.如果纵、横坐标没做要求，根据题目需要及研究问题的方便，应将曲线转化为直线，因曲线不易反映出物理规律，而直线一目了然.

通过以上分析可以看出，图线问题在实验中确实重要.它综合性强，难度大，能力要求高，但只要遵循解决这类问题的规律，掌握解决的方法步骤，再适当训练巩固，相信考生们一定能战无不胜.