2015年高考全國課標卷Ⅰ物理試題評析

孫鵬偉

(西安交大二附中　陜西 西安　710061)

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2015年高考全國課標卷Ⅰ物理試題評析

孫鵬偉

(西安交大二附中陜西 西安710061)

摘 要：2015年高考全國課標卷Ⅰ物理試題與2014年相比較，考查內容在立足主干內容上有較大變化，在回歸教材、回歸基礎知識和突出能力方面呈現“3個特點”，高質量的舊題翻新、高水平常規題改編“獨具匠心”.

關鍵詞：變化特點能力考查

“年年有高考，歲歲題不同”.2015年高考全國課標卷Ⅰ物理試題以立足主干知識的考查繼續保持穩中有變，回歸教材、回歸基礎知識的綜合應用及突出考綱中的“5大能力”繼續作為命題專家的守望，高質量舊題翻新、高水平常規題的改編繼續是試題體現創新的“新常態”.

1試題出現的“3大變化”

試題內容的順序及重點考查主干知識出現的“3大變化”.

1.1物理學史試題順序上的變化

考查物理學史或以物理學史為背景考查物理學思想和方法的試題沒有在第14題出現，而出現在第19題且為多選題.

1.2力學實驗題考查背景的變化

一改多年以考查《考綱》中實驗為背景的設計性探究實驗的慣例，而是以考查圓周運動中運動和力的關系為背景的設計性探究實驗.

1.3考查主干知識的側重點發生較大變化

首先，兩道必做的計算題一改自新課標卷Ⅰ出爐以來相對比較固定的考查內容，第24題由考查物體運動問題改為考查力電結合的力學平衡問題，第25題由考查帶電粒子在電磁場中運動或力電結合問題改為以木板帶動滑塊模型為背景的運動和力的關系問題.其次，3個選做題的第(1)題所考查的知識點均和往年全國新課標卷Ⅰ不同，3-3的第(1)問考查了晶體的性質，3-4的第(1)問考查了雙縫干涉實驗，3-5的第(1)問考查了光電效應(2012年雖考過但考查的角度不同).

2考查呈現“3個特點”

基礎知識、基本能力及主干核心知識綜合應用能力的考查呈現“3個特點”.

2.1直接源于教材中練習題的改編試題

這部分所占分值24分,其中包括選擇題第19題源自選修3-2第28頁第1題；計算題第24題源于人教版選修3-1第94頁第3題；選做第35題中第(1)題源自人教版選修3-5第35頁例題.

2.2考查教材基礎知識或基本分析能力試題

這部分所占分值24分,其中包括選擇題第14，15，16題和選做題第33，34，35題中的第(1)題均以考查教材基礎知識為主，從知識層面上均以記憶為主，考生只需要根據基本概念綜合判斷或根據基本公式、推導的結論等直接代入分析求解即可得到正確答案，例如第16題.

【例1】(第16題)一理想變壓器的原、副線圈的匝數比為3∶1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側接在電壓為220 V的正弦交流電源上，如圖1所示.設副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗功率的比值為k，則

可得

圖1

(2)根據P=I2R可得

分析能力：(1)由電路圖可得

U1≠220 V220 V=I1R+U1

(2)聯立推導上式

220 V-I1R=3U2=3I2R=9I1R

I1R=22 V

U=U2=I2R=3I1R=66 V

2.3“一題多解”凸顯主干核心知識綜合應用能力

計算題第25題一改自新課標卷出爐以來一直以帶電粒子在電磁場中運動或力電結合模型的舊面孔，以最經典、最常見的木板帶動滑塊模型為背景，綜合考查牛頓運動定律、勻變速直線運動規律、速度時間圖像等力學核心內容，突出考查推理能力、分析綜合能力以及應用數學處理物理問題能力，凸顯物理重在對物理狀態、物理過程和物理情境分析的特征.尤其在動量定理內容作為選修部分后，新課標卷的第25題一直在有意避開能夠應用動量定理解決問題之嫌的背景下，試題過程的設置為考生提供了應用動量定理解決問題的思考空間，這一設置不僅為學生提供了較多的思考空間和解決問題的方法，更為學生靈活應用物理核心內容解決實際問題提供了一個廣闊的思維空間.可以說既凸顯了物理的基礎主干內容，又突出了物理教學所要求的核心能力.

【例2】(第25題)一長木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5 m，如圖2(a)所示.t=0時刻開始，小物塊與木板一起以共同速度向右運動，直至t=1 s時木板與墻壁碰撞(碰撞時間極短).碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運動過程中小物塊始終未離開木板.已知碰撞后1 s時間內小物塊的v-t圖線如圖2(b)所示.木板的質量是小物塊質量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2．求：

(1)木板與地面間的動摩擦因數μ1及小物塊與木板間的動摩擦因數μ2；

(2)木板的最小長度；

(3)木板右端離墻壁的最終距離.

圖2

方法1：運動學和牛頓運動定律相結合

(1)小物塊和木板一起向右做勻減速運動過程

v1=v0+a1t1

-μ1(m+M)g=(m+M)a1

將v1=4 m/s，t1=1 s，s0=4.5 m代入計算得

a1=-1 m/s2v0=5 m/s

μ1=0.1

在木板與墻壁碰撞后小物塊運動過程

-μ2mg=ma2

可得

μ2=0.4

(2)設碰撞后木板的加速度為a3，再經過時間Δt，木板和小物塊剛好具有共同速度v3．以向左為正方向，則v1=-4 m/s，a2=4 m/s2，如圖3所示.

圖3

由牛頓第二定律及運動學公式得

-μ2mg-μ1(m+M)g=Ma3

v3=-v1+a3Δt=v1+a2Δt

代入數據計算可得

Δt=1.5 s

碰撞后至木板和小物塊剛好達到共同速度的過程中，小物塊運動位移為

木板運動的位移為

木板的最小長度為

Δs=s3-s2=6.0 m

(3)在小物塊和木板具有共同速度v3=2 m/s后，兩者向左做勻變速運動直至停止，設加速度為a4，運動的位移s4．由牛頓第二定律及運動學公式有

-μ1(m+M)g=(m+M)a4

解得

a4=-1 m/s2

木板右端離墻壁的最終距離為

s=s3+s4=6.5 m

方法2:速度-時間圖像與牛頓運動定律相結合

(1)由題圖2(b)中所給的速度-時間圖像可知，小物塊運動的加速度為

a2=-4 m/s2

由牛頓第二定律有

-μ2mg=ma2

μ2=0.4

圖4

建立小物塊和木板一起向右做勻減速運動的速度-時間圖像如圖4所示.

由圖像物理意義可知

由牛頓第二定律有

-μ1(m+M)g=(m+M)a1

μ1=0.1

(2)由方法1結果可知

建立小物塊的速度-時間圖像及木板速度-時間圖像，如圖5所示.

圖5

由圖像的物理意義可知：小物塊運動的位移為

木板運動的位移為

小物塊和木板有共同速度v3，直至停止運動的位移為

木板的最小長度為

Δs=s3-s2=6.0 m

木板右端離墻壁的最終距離為

s=s3+s4=6.5 m

方法3:牛頓運動定律與運動的相對性相結合

以木板為參照物，小物塊相對木板的初速度v0=8 m/s，末速度vt=0，由方法1結果可知，運動時間t=1.5 s，相對加速度為

則小物塊相對木板運動的距離

或

方法4:動量定理與動能定理相結合

(1)木板和小物塊一起向右運動過程，由動量定理與動能定理有

-μ1(M+m)gt0=(M+m)v1-(M+m)v0

碰撞后小物塊繼續向右運動過程，由動量定理與動能定理有

代入數值并聯立求解可得

v0=5 m/sμ1=0.1μ2=0.4

(2)從碰撞后開始到小物塊與木板具有相同速度v3的運動過程，如圖6所示.

圖6

由動量定理與動能定理得

-μ2mgt=-mv3-mv1

-μ2mgt-μ1(M+m)gt=Mv3-Mv1

聯立求解可得

s2=1.5 ms3=4.5 mv3=2 m/st=1.5 s

木板的最小長度

Δs=s2+s3=6 m

(3)木板與小物塊一起以相同速度v2=2 m/s運動到速度為零時，根據動能定理得

s4=2 m

木板右端離墻壁的最終距離

s=s3+s4=6.5 m

方法5:能量守恒定律與動量定理相結合

(1)木板與墻壁碰撞前，由能量守恒定律與動量定理有

-μ1(m+M)gt0=(m+M)v1-(m+M)v0

將v1=4 m/s，t0=1 s，s0=4.5 m代入解得

v0=5 m/sμ1=0.1

小物塊以v1=4 m/s初速度運動至速度為零過程，由圖可知運動時間t1=1 s，路程s1=2 m，由能量守恒定律或動量定理均可解得

-μ2mgt1=-mv1μ2=0.4

(2)從碰撞后到小物塊與木板有相同向左速度v3過程，設小物塊相對地面位移為s2，木板相對地面的路程為s3，運動時間為t，由能量守恒定律與動量定理有

μ2mg(s3+s2)+μ1(m+M)gs3

-μ2mgt-μ1(m+M)gt=Mv3-Mv1

-μ2mgt=-mv3-mv1

代入數據解得

v2=2 m/st=1.5 s

s2=1.5 ms3=4.5 m

木板最短長度為

Δs=s2+s3=6 m

(3)設木板向左運動的最大距離為s，由能量守恒定律

木板向左運動的最大距離s=6.5 m.

3試題情境不陌生 能力考查“獨具匠心”

試題規避“偏、難、怪”是命題專家的基準，試題“指揮棒”的導向作用是命題專家的守望，“創新”是命題專家的“新常態”，考查“5大能力”是命題專家的主旋律.高質量舊題翻新，使考生沒有陌生感，既規避“偏、難、怪” 又完成了守望.高水平常規試題通過專家“獨具匠心”的改編，既體現了“創新”又考查了“5大能力”.試題的第17至21題、第25題及選做第34及35題的第(2)題均為舊題翻新或常規試題改編，所占分值高達60分.

3.1高質量的舊題翻新

【例3】(第18題)一帶有乒乓球發射機的乒乓球臺如圖7所示.水平臺面的長和寬分別為L1和L2，中間球網高度為h.發射機安裝于臺面左側邊緣的中點，能以不同速率向右側不同方向水平發射乒乓球，發射點距臺面高度為3h．不計空氣的作用，重力加速度大小為g．若乒乓球的發射速率v在某范圍內，通過選擇合適的方向，就能使乒乓球落到球網右側臺面上，則v的最大取值范圍是

圖7

試題背景曾先后在高考試題中多次出現，但“獨具匠心”的翻新表現在：

第一，以選擇題形式出現，既降低了試題的難度又有效地考查了學生解答物理推導型選擇題的一般思維方法，首先從量綱法可以直接得到選項B，C因為單位錯誤而被排除；

第二，當高度一定時，平拋最大水平距離決定水平初速度的最大值，水平最大距離由圖7可得

顯然正確選項只能為D選項.

3.2高水平常規題改編

圖8

【例4】(第19題)1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”.實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖8所示.實驗中發現，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后.下列說法正確的是

A．圓盤上產生了感應電動勢

B．圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動

C．在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發生了變化

D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產生的磁場導致磁針轉動

(1)從電磁感應角度分析可知：磁體和導體之間的相對運動在導體內產生出了感應電流，且為沿圓盤徑向的渦流；感應電流產生的磁力又會與磁體的磁力相互作用，從而使磁體一起轉動起來，而磁針的磁場由于對稱性穿過整個圓盤的磁通量為零.即正確為A,B選項.

(2)從電磁感應現象發現的物理學史角度，1824年，阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”后，許多物理學家都分別從不同角度解釋阿拉果“圓盤實驗”現象，但都沒有圓滿的解釋.1825年法拉第開始設計了許多模擬阿拉果“圓盤實驗”的實驗，試圖從電磁感應角度解釋并建立電磁感應定律，1831年10月28日，法拉第設計的模擬阿拉果“圓盤實驗”形成了電流，終于誕生了歷史上第一臺直流發電機.可以說阿拉果“圓盤實驗”促進了法拉第對電磁感應現象的研究及電磁感應定律的建立，同時對于法拉第發現直流電動機的原理起到了重要作用.至此，阿拉果“圓盤實驗”現象也得到了完滿的解釋.了解這段歷史，也可直接判斷只有A,B選項正確.

(3)從試題角度可追溯于源自人教版選修3-2第28頁第1題的改編，以多選題的形式出現，考生若不清楚渦流、電磁阻尼、電磁驅動和發電機的原理，將極易出現多種錯誤的選項搭配或因多選一項而丟分.

4試題不足

首先，力學實驗題沒有以教材中的實驗為背景且為設計性探究實驗是亮點，但對實驗技能的考查中，像讀取臺秤讀數的考查從高考為高校選拔人才角度效度不高；第二，第18題以物理知識在生活中的應用為背景，考查平拋運動規律的應用是亮點，但選項答案的設置只需要應用量綱法及數學勾股定理，就可猜出正確選項為D，并不需要應用平拋運動規律推導和計算，失去了考查平拋運動規律的意義.

參 考 文 獻

1王較過. 阿拉果對科學發展的貢獻.物理,1999,28(12)

2王洛印. 法拉第對阿拉果銅盤實驗現象的研究和解釋.哈爾濱工業大學學報，2010,12(4)

3人民教育出版社,課程教材中心,物理課程教材研發中心.普通高中課程標準教科書 物理必修1-2,選修3-1至3-5全書.北京：人民教育出版社，2007

(收稿日期：2015-11-03)