對2014年一道高考試題的評析

(陜西省寶雞中學，陜西 寶雞 721013)

1 原始題目

(2014年新課標卷Ⅰ，19)太陽系各行星幾乎在同一平面內沿同一方向繞太陽做圓周運動，當地球恰好運動到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現象，天文學稱為“行星沖日”.據報道，2014年各行星沖日時間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火星沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日.已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表所示，則以下判斷正確的是( ).

行星地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑(AU)1.01.55.29.51930

A.各地外行星每年都會出現沖日現象

B.在2015年內一定會出現木星沖日

C.天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半

D.地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短

2 試題解析

圖1

假設地外某行星相鄰兩次沖日的時間間隔為t，如圖1所示.

由圖和題意得

由以上3式可得

由于T0=1年、r0=1.0AU，所以由上式可知，地外任一行星相鄰兩次沖日的時間間隔t>T0=1年，故選項A錯誤.

由t的表達式可知，地外行星的半徑r越大，相鄰兩次沖日的時間間隔t就越短，即海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短，故選項D正確.

可見，該題的正確選項是B、D.

由試題的解析過程可見，對“行星沖日”的理解是解題的關鍵，對地外行星相鄰兩次沖日的時間間隔的計算是解題的重點，對軌道半徑的單位——“天文單位(AU)”的靈活應用是解題的難點.

3 試題評價

該題考查的知識點是“萬有引力定律及其應用(要求：Ⅱ)”，它是高考的重點知識，也是考試頻度最高的熱點知識.該題中的關鍵詞有太陽系、行星、圓周運動、地外行星、行星沖日、軌道半徑(AU)、相鄰兩次沖日的時間間隔等，其中行星沖日、天文單位(AU)在高中階段是不涉及的，但題干中給出了行星沖日的定義，天文單位(AU)雖然未作說明，但由試題的解析過程可知，它對學生的計算和判斷沒有任何影響.

題目重點考查學生的閱讀能力、理解能力、建模能力、靈活應用已有知識解決實際問題的能力、靈活應用數學知識解決物理問題的能力.試題符合《考試大綱》和《考試說明》中“應有較高的信度、效度、必要的區分度和適當的難度”的要求，體現了高考命題的指導思想和新課標理念，對高中物理教學和復習工作具有很好的引領和指導作用.

4 知識鏈接

行星沖日：當地球恰好運動到某行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現象，天文學稱為“行星沖日”.例如當地球恰好運動到火星和太陽之間時就叫做“火星沖日”，當地球恰好運動到木星和太陽之間時就叫做“木星沖日”…….

天文學家們以地球為基點，把太陽系內的八大行星分為地內行星和地外行星兩大類.顧名思義，運行軌道在地球運行軌道以內的行星叫地內行星，包括水星和金星；運行軌道在地球以外的行星叫地外行星，包括火星、木星、土星、天王星、海王星.由行星沖日的概念可知，只有地外行星(火星、木星、土星、天王星、海王星)才會出現沖日現象，而地內行星(水星、金星)則不可能發生沖日現象.

行星在沖日的位置時，當太陽西下時該行星剛從東方地平線升起，至午夜時分天體的地平位置最高，至翌日的日出前該行星才西下，所以該行星整夜皆可見，這時該行星與地球的距離也是在一年中最接近、視直徑最大、也最亮.可見，行星沖日前后是觀測該行星的好時機.

天文單位(AU)：天體之間的距離遙遠，天文學中將地球到太陽的平均距離定義為1個天文單位(英文：Astronomical Unit，簡寫：AU)，1AU=1.496×108km.