2015年課標全國理綜Ⅰ卷物理選做題評析與啟示

◇江西許冬保(特級教師)

2016年使用全國課標理綜試卷的省份增多,為了幫助即將選用全國課標理綜試卷的師生有效地進行復習備考,本文以江西省2015年抽樣統(tǒng)計數據及從閱卷現場獲得的信息為視角,對2015年全國課標理綜Ⅰ卷物理選做題進行評析,以饗讀者.

1試題評析

2015年全國課標理綜Ⅰ卷物理選做題在保持往年題型、題量及總分不變的情況下,每個模塊中2個小題的分值進行了調整.其中,第1小題的分值由原來的6分調整到5分,第2小題的分值由原來的9分調整到10分.顯然這種調整旨在提高客觀題的分值,強化了對物理過程的分析與相關能力的考查.對于選擇題評分要求是:選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分.每選錯1個扣3分,最低得分為0分.下面分模塊進行分析.

1.1　模塊3-3選做題評析

(1) 下列說法正確的是________.

A將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒是非晶體;

B固體可以分為晶體和非晶體2類,有些晶體在不同方向上有不同的光學性質;

C由同種元素構成的固體,可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體;

D在合適的條件下,某些晶體可以轉變?yōu)榉蔷w,某些非晶體也可以轉變?yōu)榫w;

E在熔化過程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,熱力學能也保持不變

答案B、C、D.

評析該題以晶體為載體,考查晶體的各向異性、微觀結構以及晶體熔點等性質.該題抽樣統(tǒng)計平均分為2.83分,難度為0.566,區(qū)分度為0.511,可見試題難度適中,區(qū)分度很好.

圖1

(2) 如圖1所示,一固定的豎直汽缸由一大一小2個同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個活塞,已知大活塞的質量為m1=2.50 kg,橫截面積為S1=80.0 cm2;小活塞的質量為m2=1.50 kg,橫截面積為S2=40.0 cm2;兩活塞用剛性輕桿連接,間距保持為l=40.0 cm;汽缸外大氣的壓強為p=1.00×105Pa,溫度為T=303 K,初始時大活塞與大圓筒底部相距l(xiāng)/2,兩活塞間封閉氣體的溫度為T1=495 K．現汽缸內氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移．忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦,重力加速度g取10 m·s-2．求

(ⅰ) 在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,缸內封閉氣體的溫度;

(ⅱ) 缸內封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時,缸內封閉氣體的壓強．

答案(ⅰ) 330K; (ⅱ) 1.01×105Pa.

評析該題以大小不同2個同軸圓筒組成的豎直汽缸為載體,考查理想氣體的等壓及等容過程,涉及物體的平衡條件及氣體實驗定律的應用.思維導圖和氣體的狀態(tài)參量所對應的符號如圖2所示.在活塞緩慢下移的過程中,以大、小活塞整體為研究對象,由平衡條件有

(p1-p)S1=m1g+m2g+(p1-p)S2.

圖2

該題抽樣統(tǒng)計平均分為0.26分,難度為0.026,區(qū)分度為0.374,可見試題難度很大,區(qū)分度較好.

1.2　模塊3-4選做題評析

(1) 在雙縫干涉實驗中,分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫,在雙縫后的屏幕上,紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比,Δx1______Δx2(填“>”“<”或“=”).若實驗中紅光的波長為630 nm,雙縫到屏幕的距離為1.00 m,測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm,則雙縫之間的距離為________mm.

答案>,0.300.

從考生答卷情況來看,很多考生有效數字的位數不符合要求.寫成d=0.30 mm或d=0.3 mm.該題抽樣統(tǒng)計平均分為4.12分,難度為0.412,區(qū)分度為0.654,可見試題難度適中,區(qū)分度很好.

(2) 甲、乙2列簡諧橫波在同一介質中分別沿x軸正向和負向傳播,波速均為25 cm·s-1.2列波在t=0時的波形曲線如圖3所示.求

圖3

(ⅰ)t=0時,介質中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質點的x坐標;

(ⅱ) 從t=0開始,介質中最早出現偏離平衡位置位移為-16 cm的質點的時間.

答案(ⅰ)x=50 cm+300 cm·n(n=0,±1,±2,…);

(ⅱ) 0.1 s.

評析該題以波動圖象及波的傳播規(guī)律為載體,考查頻率不同的2列簡諧波的疊加,要求考生能夠分析并定量求出振動加強點及振動減弱點在一維坐標系上的分布規(guī)律(通式).由圖3可知,甲、乙2列波的波長分別為λ1=50 cm,λ2=60 cm.甲、乙2列波波峰的x坐標分別為

x1=50 cm+k1λ1(k1=0,±1,±2,…),

x2=50 cm+k2λ2(k2=0,±1,±2,…).

由于x1=x2,有5k1=6k2,即k1=6n或k2=5n,n亦為整數.于是可得介質中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質點的x坐標為x=50 cm+300 cm·n(n=0,±1,±2,…).

由圖4可知,t=0時,2波波谷間的x坐標之差為

式中,m1、m2為整數,得

Δx=10 cm·(6m2-5m1)+5 cm,

顯然m1=m2=0時,相向傳播的波谷間的距離有最小值,即Δxmin=5 cm.從t=0開始,介質中最早出現偏離平衡位置位移為-16 cm的質點的時間為

圖4

從閱卷情況看,多數考生無法得到2列簡諧波在空間分布的統(tǒng)一表達式,缺乏對不定方程處理的相關策略.該題抽樣統(tǒng)計平均分為1.18分,難度為0.118,區(qū)分度為0.412,可見試題難度較大,區(qū)分度較好.

1.3　模塊3-5選做題評析

(1) 在某次光電效應實驗中,得到的遏制電壓Uc與入射光的頻率ν的關系如圖5所示,若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為________,所用材料的逸出功可表示為____．

答案ek, -eb.

評析該題以光電效應實驗為載體,考查光電效應方程、逸出功、遏制電壓、最大初動能等知識點,要求考生能通過圖象獲取有用的信息.

圖5

從閱卷發(fā)現,許多考生通過圖5得到橫向截距為b,實際上b為縱向截距.另外,逸出功表示為eb的大有人在.本題抽樣統(tǒng)計平均分為1.05分,難度為0.21,區(qū)分度為0.681,可見試題難度較大,區(qū)分度很好.

(2)如圖6,在足夠長的光滑水平面上,物體A、B、C位于同一直線上,A位于B、C之間．A的質量為m,B、C的質量都為m0,三者均處于靜止狀態(tài)．現使A以某一速度向右運動,求m和m0之間應滿足什么條件,才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞．設物體間的碰撞都是彈性的．

圖6

答案

.

評析該題所涉及的研究對象為3個物體,物體A涉及2次碰撞及3個運動過程.試題情景復雜,但對考生而言并不陌生,而且A只與B、C各發(fā)生一次碰撞的條件是隱蔽的．考查彈性碰撞中的動量守恒定律、機械能守恒定律以及碰撞發(fā)生的條件(速度關系)．思維導圖和各物體速度符號如圖7所示.

圖7

A向右運動與C發(fā)生第一次碰撞,由動量守恒定律和機械能守恒定律得

mv0=mvA1+m0vC1,

可得

如果m>m0,第一次碰撞后,A與C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能與B發(fā)生碰撞;如果m=m0,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右運動,A不可能與B發(fā)生碰撞;所以只需考慮m

m2+4mm0-m02≥0,

從閱卷情況看,考生對彈性碰撞中的動量守恒方程與機械能守恒方程的解的結果沒有記住,引起運算結果的失誤.另外,不等式方程的求解也成為部分考生的障礙.本題抽樣統(tǒng)計平均分為1.05分,難度為0.411,區(qū)分度為0.865,可見試題難度適中,區(qū)分度很好.

2統(tǒng)計分析

2.1　考查內容分析

表1

2015年全國課標卷理綜物理試題選做題考查內容見表1.為了便于比較，表1中同時列出全國課標Ⅱ卷選做題考查內容.由表1可知,各模塊試題考查內容均是相應模塊中的重點知識,其中客觀題考查的知識內容比較穩(wěn)定.應當指出的是,相對論、波粒二象性等選修內容在Ⅰ卷中一直未進行考查,這并不表示它們不是考查的內容.另外,實驗也是考查的內容.

2.2　試題難度分析

圖8為2015年課標理綜Ⅰ卷物理選考試題3個模塊的平均難度及其分布.從橫向比較,模塊3-5難度控制較好,但模塊3-3、模塊3-4難度偏大,這對于選做模塊3-3、3-4的考生來講是不公平的.一直以來,選做題難度控制得不太好,從2007年課標高考以來,模塊3-4部分試題較其他2個模塊試題的難度相近或稍容易,2015年難度陡增,對中學教學可能會帶來一定的負面影響(使廣大考生拋棄模塊3-4的學習).

圖8

3啟示

不同選做題間存在著難度差異,而且不同試題的選做人數也存在較大的差異.江西省2015年參考人數為191899人,其中,選做模塊3-3的考生數為38110,選做模塊3-4的考生數為56951,選做模塊3-5的考生數為96900.62人未選或選擇混亂(評卷中若考生填涂有誤,作為問題卷,一般給予評分).

3.1　不回避重點,重點知識重點考

選考試題所考查的知識內容是各模塊中的核心知識,體現了重點知識重點考查的原則.研究近幾年試題不難發(fā)現:模塊3-3的考查重點是熱力學第一定律(結合相關圖象)、熱力學第二定律及氣體實驗定律.模塊3-4的考查重點是橫波圖象、振動圖象以及幾何光學中的折射定律及全反射.模塊3-5考查重點是彈性碰撞和非彈性碰撞、動量守恒及機械能守恒定律.

3.2　試題平行設計,不發(fā)生橫向聯(lián)系

每一模塊均由2道試題構成,即“1小+1大”.第1題為選擇或填空題,第2題為計算題.計算題情境一般為考生所熟悉,難度中等以上.從試題內容看,計算題均涉及必考內容,且各選做模塊試題所考查內容彼此獨立,不發(fā)生橫向聯(lián)系,保證了模塊的獨立性.

3.3　選做題間的難度差異較大,有失公平性

目前,選做題的難度平衡,是以專家主觀預測、判斷為準,在難度預測中會適當考慮考生對試題情境的熟悉程度和教學難度.教育部考試中心關于選做題難度平衡的方法,主要考慮能力層次、知識內容、題型結構、閱讀時間等因素.顯然,各選考試題之間的難度差異,對考生的選擇帶來不公平性.

2016年將有更多的省市使用全國理綜卷,復習中應端正認識.相比各省市自主命制的選考試題,全國理綜卷選做題的難度普遍要大，特別是全國Ⅰ卷.因此,復習中應謹防認識偏差、復習深度不夠或訓練難度偏小等原因導致出現的問題.對考生而言,選做題的選擇,要從自己的實際情況出發(fā),綜合考慮試題、個人興趣、知識水平及能力水平等因素.

(作者單位：江西省九江市第一中學)