平稳创新 突出能力 梯度适当 立意新颖
——2012高考广东理综卷物理试题评析

2012-08-17 12:49
物理通报 2012年12期
关键词:滑杆矿粉砝码

曾 斌

(广东实验中学 广东 广州 510375)

2012年高考广东卷物理试题充分体现了《课程标准》、《考试大纲》和《考试说明》的指导思想,符合我省全面推进素质教育的要求,适合高中新课程改革的实际.试题保持稳定,适度创新;立足主干,突出能力;探究有度,开放可控;贴近生活,关注社会;梯度适当,区分合理;立意新颖,推陈出新.试题对中学新课程改革和素质教育的深入实施起到了积极的推进作用.

1 试卷结构与内容

与历年试题相比,2012年高考广东理科综合试卷(物理部分)试题总体保持平稳.结构分为第一卷(选择题)和第二卷(非选择题)两部分.第一卷共9题46分,包括单项选择题和双项选择题;第二卷共3题54分,包括1个实验题与2个计算题,其中第34题为实验题,包括1个力学实验与1个电学实验题,全卷物理总分为100分.

下面是试题所考知识点的分布情况.

(1)单选题

第13题热学中分子作用力,第14题热学气态变化与热力学第一定律,第15题带电粒子在磁场中运动,第16题共点力平衡问题.

(2)双选题

第17题物体机械能守恒与曲线运动问题,第18题核衰变类型与核反应方程式,第19题描述交流电的物理量,第20题带电粒子在电场中的运动,第21题天体运动与圆周运动知识.

(3)实验题

第34题第1小题考查游标卡尺与螺旋测微器读数与电学实验电阻的连接与等效法测电阻的基本操作与原理,第2小题考查弹力与弹簧伸长量的关系(即胡克定律),以及实验数据的处理.

(4)计算题

第35题电学计算题考查了电磁感应定律、电路、物体的平衡等知识点;第36题力学综合题考查了圆周运动、碰撞、动量定理与临界问题等.

由上可以看出,全卷力学部分共5题,约43分;电学部分共5题,约43分;物理主干知识力学和电磁学占分比例高达86%.热学共2题,8分;原子物理1题,6分.试题基本覆盖了《广东高考考试说明》所列出的知识点,既包括运动学知识、牛顿运动定律、能量守恒、动量守恒、法拉第电磁感应定律等重要知识点,也包括了热学与原子物理等基本知识点中一些次重要知识点,以及受力分析、运动过程分析、利用图像处理物理问题、空间问题的处理方法等一些重要的方法.

2 试题特点

2.1 平稳创新 引领课改

试题紧密联系高中教学实际,以稳定为主,同时适度创新,体现新课程理念.试卷结构在保持稳定的基础上,进行了合理优化.试题注重对物理概念、物理规律及物理思想等科学素养的考查,引导高中教学不能仅仅停留在机械记忆、生搬硬套上,更要关注学生是否在理解的基础上,学会归纳和探究相关知识的内在联系,将学科教学与学生的思维成长紧密结合,真正实现拓宽思维、培养学生能力的目的.

【例1】(2012年高考广东理综第14题)景颇族的祖先发明的点火器如图1所示,用牛角做套筒,木质推杆前端粘着艾绒.猛推推杆,艾绒即可点燃.对筒内封闭的气体,在此压缩过程中

A.气体温度升高,压强不变

B.气体温度升高,压强变大

C.气体对外界做正功,气体内能增加

D.外界对气体做正功,气体内能减少

图1

解析:压缩气体是外界对气体做功,气体内能增加,故选项C,D均错误.气体的内能主要是指分子动能,而温度是分子平均动能的标志,因此,可知气体内能增加,故温度升高.再根据理想气体的状态方程,可由气体的体积缩小、温度升高推断出压强变大.所以选项B正确.

【例2】(2012年高考广东理综第20题)图2是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的有

A.带正电的矿粉落在右侧

B.电场力对矿粉做正功

C.带负电的矿粉电势能变大

D.带正电的矿粉电势能变小

图2

解析:由两平行极板的带电性可判断匀强电场方向水平向左,静电矿粉落入电场中,带正电的矿粉受到的电场力向左,落在左侧,带负电的矿粉受到的电场力向右,落在右侧,故选项A错误;不管矿粉是带正电还是负电,电场力均做正功,其电势能减小,故选项B,D正确.

2.2 突出能力 体现探究

试题在考查基础知识、基本技能的同时,注重考查考生运用所学知识分析、解决问题的能力.新课程要求考生在物理学习过程中,体验科学探究过程,了解科学研究方法,培养良好思维习惯,能发现问题并运用物理知识和科学探究方法解决问题.试题在能力考查中,特别注重了对科学探究能力的考查.以实验34题为例.

【例3】[2012年高考广东理综第34题第(1)题](1)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.

1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图3(a)和图3(b)所示,长度为______cm,直径为______mm.

2)按图3(c)链接电路后,实验操作如下:

(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最______处(填“大”或“小”);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;

(b)将电阻箱R2的阻值调至最______(填“大”或“小”);将S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1 280Ω;

图3

3)由此可知,圆柱体的电阻为______Ω.

解析:1)游标卡尺的主尺分度值为0.1cm,故主尺应读5.0cm;游标尺为10分度,分度值为0.01 cm,图中第1条刻度对齐,故游标尺应读0.01cm×1=0.01cm;两者相加为所测长度即5.01cm,注意游标卡尺不需要估读.螺旋测微器的主尺分度值为0.5mm,故主尺应读5.0mm;旋转尺的分度值为0.01mm,故旋转尺应读0.01mm×31.5=0.315 mm;两者相加为所测直径即5.315mm,注意螺旋测微器需要估读.

2)为了安全,在接通开关之前,应保证电路中的可变电阻接入电路中的电阻最大,以避免因电路电流过大而损坏电路元件.

3)此题采用替代法测电阻,用电阻箱替代圆柱体接入电路,调节电阻箱的阻值,使电路的各项参数与原来相同,那么,电阻箱的阻值就与圆柱体的阻值相等.

【例4】[2012年高考广东理综第34题第(2)题]

某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.

1)将弹簧悬挂在铁架台上,刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在______方向(填“水平”或“竖直”).

2)弹簧自然悬挂,待弹簧______时,长度记为L0,弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1~L6,数据如表1所示.

表1 各符号代表的数值

表中有一个数值记录不规范,代表符号为______.由表可知所用刻度尺的最小长度为______.

3)图4是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与______的差值(填“L0”或“Lx”).

图4

4)由图4可知,弹簧的劲度系数为______N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为______g(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8m/s2).

解析:1)实验是利用砝码的重力来拉伸弹簧,故弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向.

2)弹簧静止时,其弹力才等于砝码的重力;L3的读数相比其他读数少了一位;最后一位是估读数,故刻度尺的分度值(最小长度)为0.1cm.

3)图4中砝码质量为零(即未放砝码)时横轴的读数也为零,说明挂砝码盘时伸长的量并没有计算在内.

4)设砝码盘的质量为m0,盘中砝码总质量为m,弹簧的劲度系数为κ,弹簧的长度为L,由平衡条件及胡克定律可知

以上两式联立可解得

而图4中的横轴坐标

由m0g=κ(Lx-L0)可算出

代入数据得

2.3 梯度适当 区分合理

试题设计从考生答题的思维规律出发,通过分层梯度式设问,由浅入深、由易到难,使考生在解题时能够比较容易切入、拾级而上,使不同认知层次的考生都能充分发挥,提高了物理试题的区分度,实现了科学选拔人才.以计算第35题为例.

【例5】(2012年高考广东理综第35题)如图5所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上.导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.左侧是水平放置、间距为d的平行金属板,R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻.

(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v.

(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m,带电量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx.

图5

解析:(1)当棒沿导轨匀速下滑时,沿导轨方向由平衡条件得

导体棒切割磁感线产生的感应电动势

由闭合电路欧姆定律得导体棒的电流

导体棒受到的安培力

联立式(1)~ (4),解得

(2)导体棒仍然匀速下滑,由式(1)、(4)可知电路中的电流不变,依旧为I.

带电微粒能匀速通过电场而不发生偏转,说明其在竖直方向上所受电场力与重力平衡,即

两板间的电场强度与板间电压的关系

板间电压与Rx的电压相等,由欧姆定律得

联立式(1)及式(4)~ (7),解得

点评:试题按照考生的思维特点,分别就导体棒在磁场中切割磁场、物体的平衡、电路计算、带电粒子在电场中运动等知识进行阶梯式的设问,由浅入深,有助于考生发挥出真实水平.两步设问由简单至复杂、由基础到综合,既尊重考生的认知发展规律,又很好地体现了知识本身内在的逻辑关系,从而实现设问的科学性、合理性和递进性,保证了试题具有较好的区分度.

纵观整卷,试题排列也充分考虑了知识序、思维序、能力序、难度序,统筹兼顾,多序合一,合理排列,有利于考生顺利进入最佳的答题状态,保证了试题有较好的区分度.

2.4 贴近生活 关注社会

2012年物理试题还采用了一些从现代社会科技和生产生活中提炼出来的新颖情境,渗透了科学的思维方法和研究方法,引领考生在生活中体验物之理,逐渐形成自觉应用物理知识分析、解决实际问题的意识,很好地诠释了“从生活走进物理,从物理走向社会”的理念.

【例6】(2012年高考广东理综第18题)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一.下列释放核能的反应方程,表述正确的有

解析:衰变的箭头左边只有一个原子核,箭头右边是产生的新核和氦核(α衰变)或电子(β衰变).而选项B是核聚变,选项D是核裂变.所以选项A,C正确.

【例7】(2012年高考广东理综第21题)如图6所示,飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动,不考虑质量变化,相对于在轨道1上,飞船在轨道2上的

A.动能大

B.向心加速度大

C.运行周期长

D.角速度小

图6

解析:飞船(或人造卫星)都是万有引力提供向心力,即

可得

因轨道2的半径r较大,故a,v,ω比轨道1都小,而周期T=,反而比轨道1大.

点评:上面两题以当今社会中的寻找新能源及中国航天巨大成就等热点为背景,反映了当代科学技术发展的重要成果.重视理论联系实际,重视科学探究是新一轮高中课改提出的新理念,也是广东高考物理命题一直注重的指导思想之一,这些思想在2012年的试题中依然得到很好地体现.

2.5 立意新颖 推陈出新

试题选用背景材料贴近考生的实际,试题情境叙述简明扼要、清晰明确,问题设置独具匠心、巧妙平和,处处充盈着浓郁的物理气息.整套试卷具有适合教学、立意新颖、推陈出新的特点.尤其是最后一题第36题最值得推荐.

【例8】(2012年高考广东理综第36题)图7(a)所示的装置中,小物块A,B质量均为m,水平面上PQ段长为l,与物块间的动摩擦因数为μ,其余段光滑.初始时,挡板上的轻质弹簧处于原长;长为r的连杆位于图中虚线位置;A紧靠滑杆(A,B间距大于2r).随后,连杆以角速度ω匀速转动,带动滑杆做水平运动,滑杆的速度-时间图像如图7(b)所示.A在滑杆推动下运动,并在脱离滑杆后与静止的B发生完全非弹性碰撞.

图7

(1)求A脱离滑杆时的速度v0,及A与B碰撞过程的机械能损失ΔE.

(2)如果A,B不能与弹簧相碰,设A,B从P点到运动停止所用的时间为t1,求ω得取值范围,及t1与ω的关系式.

(3)如果A,B能与弹簧相碰,但不能返回到P点左侧,设每次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能为Ep,求ω的取值范围,及Ep与ω的关系式(弹簧始终在弹性限度内).

解析:(1)物块A先随滑杆加速,并在速度最大时脱离滑杆,即

此后A做匀速运动并与B发生碰撞,由动量守恒定律得

碰撞过程的机械能损失

联立式(8)~ (10),解得

(2)A,B不能与弹簧相碰,即A,B不能滑过PQ段,由功能关系知

联立式(8)、(9)、(11),解得

A,B从P点到运动停止,由动量定理知

联立式(8)、(9)、(12),解得

(3)A,B能与弹簧相碰,由(2)知

A,B不能返回到P点左侧,由功能关系知

联立式(8)、(9)、(13),解得

故ω的取值范围为

弹簧的最大弹性势能

联立式(8)、(9)、(14),解得

点评:本题的新颖之处在于将生活中的离心轮运动与圆周运动巧妙结合在一起,整个装置类似于内燃机的冲程运动.题中组合了碰撞问题、匀变速直线运动、功能关系、运动的临界问题等知识,需要考生具有很强的审题能力、推理能力、分析综合能力和应用数学处理物理问题的能力.

3 试题评价

总之,2012年高考广东理科综合(物理部分)试题注重了对基础知识和基本能力的考查,在考查知识的同时,结合选择题、实验题与计算题的题型功能,全面地考察了《考试说明》的能力要求.试题着重考察了学生对基本概念和规律理解的准确度和深度,同时,又加大了对学生的分析综合能力,运用数学知识处理物理问题的能力,获取知识的能力和科学探究的能力的考查.试卷整体质量较高,既能满足高校选拔新生的要求,又对中学物理教学有较好的导向作用.从试题来看,既有占大量比重的基础题,也有在基础知识之上的创新题,并注重物理知识在实际中的应用.高考复习时,首先,要加强对基本概念、公式的理解,注重基本规律的应用.经典题、常规题要常做,同时要加强从图像中获取信息的能力、探究能力和建模能力的培养,运用所学知识进行迁移,从而提高解决实际问题的能力.

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