高考物理實驗命題的六個特色

王春旺

物理學是一門實驗科學，物理學結論的正確與否，都需要實驗的檢驗。因此物理實驗是高考的必考內容之一。筆者通過對2016年高考實驗試題分析，歸納出高考對物理實驗的命題具有以下六個特色：

特色一：源于考綱實驗，變形考查能力

考綱實驗是高考實驗命題依據，通過變形，可考查學生綜合運用知識的能力。

例1.（2016·全國卷Ⅰ）某同學用圖1甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出紙帶的一部分如圖1乙所示。

該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實驗數據和其他題給條件進行推算。

（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖1乙中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為__________________，打出C點時重物下落的速度大小為 _____________ ，重物下落的加速度的大小為__________________。

（2）已測得s1=8.89 cm，s2 =9.50 cm，s3=10.10 cm；當重力加速度大小為9.80 m/s2，實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為 Hz。

解析：（1）利用勻變速直線運動的質點在一段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可得打點計時器打出B點時重物下落的速度vB==；打出C點時重物下落的速度vC==。根據加速度的定義，重物下落的加速度大小為a==（vB-vC）f=。

（2）根據題述，重物下落受到的阻力為 1% mg，由牛頓第二定律，mg-1%mg=ma，解得a=0.99 g，由=0.99 g 解得f=40 Hz。

答案：（1） ；（2）40

點評：落體法驗證機械能守恒定律源于教材。此題中紙帶數據的處理，利用勻變速直線運動的質點在一段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度來計算，利用加速度的定義計算加速度，利用牛頓運動定律列出重物下落的方程，這些都是教材上的經典問題，因此掌握教材內容是正確解題、取得高分的關鍵。計算重物下落的加速度的大小也可利用=aT2計算。

預測1.（2016·合肥二模）某實驗小組要探究力對物體做功與物體獲得速度的關系，選取的實驗裝置如圖2所示。

（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、刻度尺和__________ （填“交流”或“直流”）電源。

（2）實驗主要步驟如下：

Ⅰ.實驗時，為使小車所受合力等于橡皮筋的拉力，在未連接橡皮筋前將木板的左端用小 木塊墊起，使木板傾斜合適的角度，啟動電源，輕推小車，得到的紙帶應該是圖3中的 __________________（填“甲” 或“乙”）；

Ⅱ.小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，沿木板運動，此過程橡皮筋對小車做的功為W；

Ⅲ.再分別改用完全相同的2條、3條···橡皮筋作用于小車，每次釋放小車時：除由靜止釋放外，還必須__________________（填寫相應實驗條件），使得每次每條橡皮筋對小車做的功都為W；

Ⅳ.分析打點計時器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度v1、v2、v3···下圖是實驗中打出的一條紙帶，為了測量小車獲得的最大速度，應選用紙帶的 部分進行測量；

（3）若該小組實驗時遺忘了上述步驟I操作的情況下也完成了整個實驗，那么當小車速 度最大時，橡皮筋處于__________________（填“伸長”或“原長”） 狀態。

解析：（1）電磁打點計時器接4～6 V的交流電源，電火花打點計時器接220 V的交流電源，因此需要交流電源。

（2） 為使小車所受合力等于橡皮筋的拉力，實驗前必須平衡摩擦力，木板傾斜合適的角度，啟動電源，輕推小車，小車做勻速直線運動，得到的紙帶應該是點跡均勻，圖乙符合條件。分別改用完全相同的2條、3條···橡皮筋作用于小車，每次釋放小車時：除由靜止釋放外，還必須每次從同一位置釋放，使得每次每條橡皮筋對小車做的功都為W。為了測量小車獲得的最大速度，應選用紙帶的點跡間隔大的均勻部分即GK部分進行測量；由動能定理，W=mv2，作出W-v圖象，則符合實際的圖象是D 。

（3） 若該小組實驗時遺忘了上述步驟I（即沒有平衡摩擦力）操作的情況下也完成了整個實驗，那么當小車速度最大時，橡皮筋拉力等于摩擦力，即橡皮筋處于伸長狀態。

答案：（1）交流；（2）乙 每次從同一位置釋放 GK D；（3）伸長

特色二：探究未知領域，提升知識能力

未知領域可激發學習興趣，高考實驗命題通過未知的探究，可以增加知識，提升能力。

例2.（2016·全國卷Ⅱ）某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖6甲所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物快接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物快，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。

（1）實驗中涉及下列操作步驟：

a.把紙帶向左拉直

b.松手釋放物快

c.接通打點計時器電源

d.向左推物快使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量

上述步驟正確的操作順序是

（填代表步驟的序號）。

（2）圖6乙中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結果。打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz。由M紙帶所給的數據，可求出在該紙帶對應的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為__________________m/s。比較兩紙帶可知 __________________ （填“M”或“L”）紙帶對應的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。

解析：（1）實驗中操作步驟正確的順序是：向左推物快使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量；把紙帶向左拉直；接通打點計時器電源，使打點計時器開始打點；松手釋放物塊，物塊拖著紙帶運動，在紙帶上打出一系列點。

（2）物塊脫離彈簧時不受彈力作用，若不考慮摩擦力，則做勻速運動，可根據兩點之間距離為2.58 cm計算物塊脫離彈簧時的速度為v==xf=2.58×10-2×50 m/s=1.29 m/s。由于M紙帶上相鄰兩點之間的距離較大，說明物塊脫離彈簧時的速度較大，動能較大。由能量守恒定律，M紙帶對應的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。

答案：（1）dacb；（2）1.29 M

點評：探究輕彈簧的彈性勢能，可以得出彈性勢能公式。

預測2.某同學在科普讀物上看到：“勁度系數為k的彈簧從伸長量為x到恢復原長過程中，彈力做的功W=kx2”。他設計了如下的實驗來驗證這個結論。

A.將一彈簧的下端固定在地面上，在彈簧附近豎直地固定一刻度尺，當彈簧在豎直方向靜止不動時其上端在刻度尺上對應的示數為x1，如圖7甲所示。

B.用彈簧測力計拉著彈簧上端豎直向上緩慢移動，當彈簧測力計的示數為F時，彈簧上端在刻度尺上對應的示數為x2，如圖7乙所示。則此彈簧的勁度系數k= 。

C.把實驗桌放到彈簧附近，將一端帶有定滑輪、兩端裝有光電門的長木板放在桌面上，使滑輪正好在彈簧的正上方，用墊塊墊起長木板不帶滑輪的一端，如圖7丙所示。

D.用天平測得小車（帶有遮光條）的質量為M，用游標卡尺測遮光條寬度d的結果如圖7丁所示，則d= mm。

E.打開光電門的開關，讓小車從光電門的上方以一定的初速度沿木板向下運動（未連彈簧），測得小車通過光電門A和B時的遮光時間分別為Δt1和Δt2。改變墊塊的位置，重復調節，直到Δt1=Δt2時保持木板和墊塊的位置不變。

F.用細繩通過滑輪將彈簧和小車相連，將小車拉到光電門B的上方某處，此時彈簧上端在刻度尺上對應的示數為x3，已知（x3-x1）小于光電門A、B之間的距離，如圖7丙所示。由靜止釋放小車，測得小車通過光電門A和B時的遮光時間分別為Δt1′和Δt2′。在實驗誤差允許的范圍內，若k（x3-x1）2=__________________（用實驗中測量的符號表示），就驗證了W=kx2的結論。

解析：由胡克定律F=k（x2-x1）解得，此彈簧的勁度系數k=。

根據游標卡尺的讀數規則，遮光條寬度d=3 mm+5×0.1 mm=3.5 mm。

由動能定理可得，k（x3x1）2=Mv22，v1=，v2=，即若k（x3x1）2=M就驗證了W=kx2的結論。

答案：k= 3.5

特色三：變形考綱實驗，嫁接知識考查

近年高考命題的趨勢是對考綱實驗進行變形，有機嫁接知識，進行綜合考查。

例3.（2016·全國卷Ⅲ）某物理課外小組利用圖8中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪：輕繩跨過滑輪，一段與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N=5個，每個質量均為 0.010 kg。實驗步驟如下：

（1）將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑。

（2）將n（依次取n=1，2，3，4，5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余N-n個鉤碼仍留在小車內；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s-t圖象，經數據處理后可得到相應的加速度a。

（3）對應于不同的n的a值見下表。n=2時的s-t圖象如圖9所示：由圖9求出此時小車的加速度（保留兩位有效數字），將結果填入下表。

（4）利用表中的數據在圖10中補齊數據點，并作出a-n圖象。從圖象可以看出：當物體質量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比。

（5）利用a–n圖象求得小車（空載）的質量為_______kg（保留兩位有效數字，重力加速度取g=9.8 m·s–2）。

（6）若以“保持木板水平”來代替步驟（1），下列說法正確的是 __________________（填入正確選項前的標號）。

A.a–n圖線不再是直線

B.a–n圖線仍是直線，但該直線不過原點

C.a–n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大

解析：（3）由于小車做初速度為零的勻加速直線運動，s=at2，將圖象上某點的坐標值，例如（2，0.78）代入解得：a=0.39 m/s2。

（4）利用表中的數據在圖10中補齊數據點，用描點法可得如圖11甲所示圖線。

（5）根據牛頓第二定律可得nmg =，代入m=0.010 kg，n=1、2、3、4、5，以及相應的加速度求可得小車（空載）的質量為M=0.45 kg。

（6）若以“保持木板水平”來代替步驟（1），即不平衡摩擦力，則由牛頓運動定律，nmgf=（5m+M）a， f=[（5n）m+M]g，a=g。將m=0.010 kg，n=1、2、3、4、5，M=0.45 kg代入描點，得到的a–n圖線如圖11乙所示。

顯然a–n圖線不再過原點，但仍然是直線，直線的斜率增大，選項A錯誤BC正確。

答案：（3）0.39；（4）如圖11所示；（5）0.45；（6）BC

點評：探究物體加速度與其所受合外力之間的關系，一般采用控制變量法，即保持小車質量不變，把細線中拉力看作合外力，利用打點計時器打出的紙帶得出加速度。此題變形為利用繪制s-t圖象計算加速度，將鉤碼和小車看作整體，其質量不變。嫁接了位移圖象、摩擦力公式及其相關知識點，增大了難度。

預測3.（2016·全國大聯考）某學習小組探究電學元件的伏安特性曲線。

（1）甲同學要描繪一個標有“3.6 V，1.2 W”的小燈泡的伏安特性曲線，除了導線和開關外，還有下列器材可供選擇：

電壓表V（量程5 V，內阻約為5 kΩ）

直流電源E（電動勢4.5 V，內阻不計）

電流表A1（量程350 mA，內阻約為1 Ω）

電流表A2（量程150 mA，內阻約為2 Ω）

滑動變阻器R1（阻值0～200 Ω）

滑動變阻器R2（阻值0～10 Ω）

實驗中電流表應選____，滑動變阻器應選____（填寫器材代號）；圖12的四個電路中應選用____進行實驗。

（2）根據所選電路圖，請在圖13中用筆畫線代替導線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路。

（3）利用實驗得到了8組數據，在如圖14所示的I-U坐標系中，通過描點連線得到了小燈泡的伏安特性曲線。將同種規格的兩個這樣的小燈泡并聯后再與R=10 Ω的定值電阻串聯，接在電動勢為8 V、內阻不計的電源上，如圖15所示。閉合開關S后，電流表的示數為 __________________ A，兩個小燈泡的總功率為 __________________ W。

解析： “3.6 V，1.2 W”的小燈泡中正常工作電流為I==0.33A，所以選擇量程350 mA的電流表A1。描繪小燈泡的伏安特性曲線采用滑動變阻器的分壓接法，滑動變阻器應選阻值0～10 Ω的滑動變阻器R2。由于小燈泡電阻較小，電流表采用外接，所以應選用電路A進行實驗。

設每個燈泡中電流為I，小燈泡兩端電壓為U，對圖15電路，由閉合電路歐姆定律，E=U+2IR，變換為I=EU，在圖14中畫出該函數圖象，兩圖象交點對應的縱坐標值0.3 A即為電流表的示數圖16所示，交點對應的縱坐標值和橫坐標值的乘積為一個小燈泡的實際功率，P1=UI=2.1×0.3 W=0.63 W，兩個小燈泡的總功率為P=2 P1=2×0.63 W=1.26 W。

答案：（1）A1 R2 A；（2） 連接成完整的實驗電路如圖16所示；（3）0.3 1.26

特色四：遷移實驗知識，考查綜合能力

教材實驗只是介紹了物理實驗的一些方法，高考命題更多的是遷移教材實驗的思路和方法，考查綜合運用相關知識的能力。

例4.（2016·全國卷Ⅱ）某同學利用圖17甲所示電路測量量程為2.5 V的電壓表V的內阻（內阻為數千歐姆），可供選擇的器材有：電阻箱R（最大阻值99 999.9 Ω），滑動變阻器R1（最大阻值50 Ω），滑動變阻器R2（最大阻值5 kΩ），直流電源E（電動勢3 V）。開關1個，導線若干。

實驗步驟如下：

a.按電路原理圖連接線路；

b.將電阻箱阻值調節為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖17甲中最左端所對應的位置，閉合開關S；

c.調節滑動變阻器，使電壓表滿偏；

d.保持滑動變阻器的滑片位置不變，調節電阻箱阻值，使電壓表的示數為2.00 V，記下電阻箱的阻值。

回答下列問題：

（1）實驗中應選擇滑動變阻器_______（填“R1”或“R2”）。

（2）根據圖17甲所示電路將圖17乙中實物圖連線。

（3）實驗步驟d中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω，若認為調節電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內阻為 __________________Ω（結果保留到個位）。

（4）如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為_____（填正確答案標號）。

A.100 μA B.250 μA C.500 μA D.1 mA

解析：滑動變阻器采用分壓接法，實驗中應選擇滑動變阻器阻值較小的R1。

根據題述的實驗步驟，調節滑動變阻器使電壓表滿偏，即電壓為2.5 V。保持滑動變阻器的滑片位置不變，調節電阻箱阻值，使電壓表的示數為2.00 V，記下電阻箱的阻值630.0 Ω。由串聯電路規律RV=4R，解得：電壓表的內阻為RV=2520 Ω。設該表頭的滿刻度電流為Ig，則有IgRV=2.5 V，解得Ig=1 mA，選項D正確。

答案：（1）R1；（2）實物圖連線如圖18；（3）2520；（4）D

點評：教材上介紹了半偏法測量電流表內阻，高考命題考查半偏法測量電壓表內阻，原理類似，電路不同。

預測4.（2016·合肥二模）某物理興趣小組設計了如圖19中左圖所示的歐姆表電路，通過控制開關S和調節電阻箱，使歐姆表具有“×1”和“×10”兩種倍率。所用器材如下：

A.干電池：電動勢E= l.5 V，內阻r=0.5 Ω

B.電流表 G ：滿偏電流I g = 1mA，內阻Rg =150 Ω

C.定值電阻R1= 1200 Ω

D.電阻箱R2和R3：最大阻值都為999. 9 Ω

E.電阻箱R2：最大阻值9999 Ω

F.開關一個，紅、黑表筆各1支，導線若干

（1）該實驗小組按圖19中左圖正確連接好電路。當開關S斷開時，將紅、黑表筆短接，調節電阻箱R2= __________________ ，使電流表達到滿偏，此時閉合電路的總電阻叫做歐姆表的內阻R內，則R內 =__________________，歐姆表的倍率是__________________（填“×1” 或“×10”）。

（2）閉合開關S

第一步：調節電阻箱R2和R3，當R2= __________________Ω且R3=__________________Ω時，將紅、黑表筆短接，電流表再次滿偏；

第二步：在紅、黑表筆間接入電阻箱R4，調節R4，當電流表指針指向圖19中右圖所示的位置時，對應的歐姆表的刻度值為__________________ Ω。

解析：（1）該實驗小組按圖19正確連接好電路。當開關S斷開時，將紅、黑表筆短接，由閉合電路歐姆定律，E=I（r+RG+R1+R2），電流表達到滿偏，即I=10-3 A時，代入解得R2=149.5 Ω，也就是說調節電阻箱R2=149.5 Ω，使電流表達到滿偏，此時閉合電路的總電阻叫做歐姆表的內阻R內，則R內 = r+RG+R1+R2=1500 Ω。由于開關S斷開，歐姆表內阻較大，中值電阻較大，所以歐姆表的倍率是 “×10”。

（2）閉合開關S，將紅、黑表筆短接，由閉合電路歐姆定律，E=I（RG+R1） +[I+]（R2+r），此時歐姆表內阻R內 =r +R2+=150 Ω，聯立解得：R2=14.5 Ω，R3=150 Ω。即調節電阻箱R2和R3，當R2=14.5 Ω，且R3=150 Ω時，將紅、黑表筆短接，電流表再次滿偏。在紅、黑表筆間接入電阻箱R4，調節R4，當電流表指針指向圖19右圖所示的位置即0.6 mA時，由閉合電路歐姆定律，=0.6×10-3 A，解得R4=100 Ω，即對應的歐姆表的刻度值為100 Ω。

答案：（1）149.5 1500 ×10；（2）14.5 150 100

特色五：組合相關知識，擴大試題覆蓋

高考理綜物理必做部分只有12個，不能全面覆蓋高中物理的必考內容。為了擴大考查知識的覆蓋面，每個題一般都設置成考查多個知識點，實驗試題一般也設置成與教材相關知識結合，以擴大試題覆蓋知識點。

例5.（2016·全國卷Ⅲ）某同學用圖20所給器材進行與安培力有關的實驗。兩根金屬導軌ab和a1b1固定在同一水平面內且相互平行，足夠大的電磁鐵（未畫出）的N極位于兩導軌的正上方，S極位于兩導軌的正下方，一金屬棒置于導軌上且與兩導軌垂直。

（1）在圖中畫出連線，完成實驗電路。要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動。

（2）為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度，有人提出以下建議：

A.適當增加兩導軌間的距離

B.換一根更長的金屬棒

C.適當增大金屬棒中的電流

其中正確的是__________________（填入正確選項前的標號）。

解析：為使金屬棒在離開導軌時具有更大的速度，由動能定理可知，可以增大安培力和安培力作用的位移（導軌長度）。由安培力公式F=BIL可知，適當增加兩導軌間的距離L，適當增大金屬棒中的電流I，所以正確選項為AC。由于安培力公式中的L為通電電流部分導體的有效長度，而選項B中換一根更長的金屬棒，不能改變通電電流部分導體的有效長度，所以選項B錯誤。

答案：（1）如圖21所示；（2）AC

點評：此題將電路連接與安培力、動能定理考查組合，新穎而難度不大。

預測5. （2016·西安聯考）如圖22甲是某金屬材料制成的電阻R隨攝氏溫度t變化的圖象，圖中R0表示該電阻在0 ℃時的電阻值，已知圖線的斜率為k 。若用該電阻與電池（電動勢為E、內阻為r）、理想電流表A、滑動變阻器R′ 串聯起來，連接成如圖22乙所示的電路。用該電阻做測溫探頭，把電流表A的電流刻度改為相應的溫度刻度，就得到了一個簡單的“金屬電阻溫度計”。

（1）根據圖甲，溫度為t（t>0 ℃）時電阻R的大小為__________________ 。

（2）在標識“金屬電阻溫度計”的溫度刻度時，需要弄清所測溫度和電流的對應關系。請用E、R0、R′（滑動變阻器接入電路的阻值）、k等物理量表示待測溫度t與電流I的關系式t=__________________。

（3）如果某次測量時，指針正好指在溫度刻度的10 ℃到20 ℃的正中央，則測量值 __________________ （填“大于”“小于”或“等于”）15 ℃。

解析：（1）根據圖甲，利用點斜式，可得溫度為t（t>0）時電阻R的大小為R0+ kt。

（2）根據圖乙所示電路，利用閉合電路歐姆定律，E=I（R+r+R）=I（R0+kt+r+R），變換成待測溫度t與電流I的關系式t=[（R+r+R0）]。

（3）由于待測溫度t與電流I呈非線性關系，電流越大，溫度越低，金屬電阻溫度計的刻度非均勻，且左側溫度高，刻度密，右側溫度低疏。所以指針正好指在溫度刻度的10 ℃到20 ℃的正中央，則測量值小于15 ℃。

答案：（1）R0+kt ；（2）t =[（R+r+R0）]；（3）小于

特色六：組裝傳感器電路，突出調節與使用

研究傳感器電路，是高考考綱要求的實驗。2016全國高考首次涉及組裝由熱敏電阻控制的報警系統方面的內容，突出電路設計、連接、儀器選擇、調節與使用。

例6 （2016·全國卷Ⅰ）現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，當要求熱敏電阻的溫度達到或超過60 °C時，系統報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器（內阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警），電阻箱（最大阻值為999.9 Ω），直流電源（輸出電壓為U，內阻不計），滑動變阻器R1（最大阻值為1000 Ω），滑動變阻器R2（最大阻值為2000 Ω），單刀雙擲開關一個，導線若干。

在室溫下對系統進行調節，已知U約為 18 V，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過 20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60 ℃時阻值為650.0 Ω。

（1）在答題卡上完成待調節的報警系統原理電路圖的連線。

（2）在電路中應選用滑動變阻器________（填“R1”或“R2”）。

（3）按照下列步驟調節此報警系統：

電路接通前，需將電阻箱調到一定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為______Ω；滑動變阻器的滑片應置于 __________________ （填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是 __________________ 。

將開關向 __________________ （填“c”或“d”）端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至 __________________。

（4）保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統即可正常使用。

解析：（1）根據題述，應該采用滑動變阻器的限流接法，連接的電路如圖24所示。

（2）根據題述流過報警器的工作電流__________________10 mA時，報警器可能損壞，可知滑動變阻器的阻值為R==×103 Ω=1800 Ω ，因此在電路中應選用滑動變阻器為最大阻值為2000 Ω的滑動變阻器R2。

（3）電路接通前，需將電阻箱調到一定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為熱敏電阻在60 °C時阻值650.0 Ω；滑動變阻器的滑片應置于滑動變阻器接入電路的電阻最大處，即“b”端附近，不能置于另一端的原因是：若置于a端，則導致閉合開關時，報警器中電流大于20 mA時，報警器可能損壞。

將開關向 “c”端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至報警器開始報警。

答案：（1）如圖24所示；（2）R2；（3） ① 650.0 Ω b 接通電源后流過報警器中電流大于20 mA時，報警器可能損壞 c 報警器開始報警

點評：設計電路，大于要求電壓（電流）從零開始逐漸增大的電路，必須采用滑動變阻器的分壓接法。沒有這種特殊要求的，一般設計成滑動變阻器的限流接法。

預測6.如圖25甲，將一金屬薄片垂直置于磁場B中，在薄片的兩個側面a、b間通以電流I時，另外兩側c、f間產生電勢差，這一現象稱為霍爾效應。且滿足UM=，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數。

某同學通過實驗來測定該金屬的霍爾系數。已知該薄片的厚度d=0.40 mm，該同學保持磁感應強度B=0.10 T不變，改變電流I的大小，測量相應的UM，記錄數據如下表所示。

（1）根據表中數據在圖26給定坐標系中畫出圖線；

（2）利用圖線求出該材料的霍爾系數k=__________________ ×10-3 V·m·A-1·T-1；（保留兩位有效數字）

（3）利用霍爾效應制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應用于測量和自動控制等領域。圖25乙是霍爾測速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體，相鄰永磁體的極性相反?；魻栐糜诒粶y圓盤的邊緣附近。當圓盤勻速轉動時，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號圖象如圖25丙所示。若在時間t內，霍爾元件輸出的脈沖數目為P，則圓盤轉速N的表達式 __________________ 。

解析：利用描點法畫出UM-I圖線，根據UM=，可知UM-I圖線斜率等于 ，據此可得該材料的霍爾系數k=1.510-3 V·m·A-1·T-1。若在時間t內，霍爾元件輸出的脈沖數目為P，由=Nt可得圓盤轉速N的表達式N=。