公衍錄

2020年北京市等級(jí)考（高考）物理試題，注重聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際，關(guān)注科技最新發(fā)展成果，突出對(duì)模型建構(gòu)等科學(xué)思維的考查，增加了中等難度題目數(shù)量的占比，提高了試題的區(qū)分度，并且命制了很多原創(chuàng)性的試題，這有利于考出考生的真實(shí)水平，提高試題的信度，下面舉例說(shuō)明。

一、試題聯(lián)系實(shí)際，關(guān)注我國(guó)科技最新發(fā)展成果

試題注重以真實(shí)的情境呈現(xiàn)問(wèn)題，引導(dǎo)考生觀察身邊的自然現(xiàn)象，把學(xué)過(guò)的物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中。使得考生感到物理就在身邊，學(xué)習(xí)物理能解釋自己身邊發(fā)生的物理現(xiàn)象，能使人類(lèi)的生活變得更美好。

例1 （第14題）在無(wú)風(fēng)的環(huán)境里，某人在高處釋放靜止的籃球，籃球豎直下落;如果先讓籃球以一定的角速度繞過(guò)球心的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖1所示）再釋放，則籃球在向下掉落的過(guò)程中偏離豎直方向做曲線運(yùn)動(dòng)。其原因是，轉(zhuǎn)動(dòng)的籃球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中除受重力外，還受到空氣施加的阻力f1和偏轉(zhuǎn)力f2。這兩個(gè)力與籃球速度。的關(guān)系大致為：f1=k1v2，方向與籃球運(yùn)動(dòng)方向相反;f2 =k2v，方向與籃球運(yùn)動(dòng)方向垂直。下列說(shuō)法中正確的是（

）。

A.k1、k2是與籃球轉(zhuǎn)動(dòng)角速度無(wú)關(guān)的常量

B.籃球可回到原高度且角速度與釋放時(shí)的角速度相同

C.人站得足夠高，落地前籃球有可能向上運(yùn)動(dòng)

D.釋放條件合適，籃球有可能在空中持續(xù)一段水平直線運(yùn)動(dòng)

審題：轉(zhuǎn)動(dòng)的籃球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受到方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直的偏轉(zhuǎn)力f2=k2v作用。

思路：采用排除法，根據(jù)題目給出的信息結(jié)合已有知識(shí)，通過(guò)去偽存真，排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)，得出正確選項(xiàng)。

解析：如果籃球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為零，則籃球不會(huì)受到偏轉(zhuǎn)力f2，因此f2=k2v中的k2和角速度有關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。假設(shè)籃球可以回到原高度且角速度與釋放時(shí)的角速度相同，則籃球具有與釋放時(shí)一樣的機(jī)械能。這與籃球因受阻力f1，導(dǎo)致其機(jī)械能減少相矛盾，因此假設(shè)不成立，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。假設(shè)籃球可以沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，則籃球受到沿水平方向的阻力f1，籃球只可能沿水平方向做減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)f2=k2v可知，v變小，偏轉(zhuǎn)力f2也變小，這樣沿豎直方向的重力和f2就不能保持平衡，因此籃球不可能沿水平方向做減速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。由排除法可知，本題選C。

答案：C

正確選項(xiàng)C的推導(dǎo)：在籃球下落的過(guò)程中，某時(shí)刻的受力情況如圖2所示。如果人站得足夠高，那么隨著籃球速度v不斷增大，籃球受到的f1和f2的合力沿豎直方向的分力可能超過(guò)重力G，使得籃球豎直向下的分速度減小為零后變成豎直向上，即籃球向上運(yùn)動(dòng)。

點(diǎn)評(píng)：本題是一道信息題，它以考生熟悉的籃球下落為背景，考查受力分析、力和運(yùn)動(dòng)的分解、能量守恒等知識(shí)，考查運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量等物理觀念和科學(xué)思維。另外，本套試卷的第3題以5G為背景，第5題以我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)命名的“天問(wèn)一號(hào)”為背景，第17題通過(guò)無(wú)人機(jī)投放包裹這一真實(shí)案例，引導(dǎo)考生密切關(guān)注我國(guó)的科技前沿，激發(fā)考生的愛(ài)國(guó)熱情、民族自豪感和使命感，培養(yǎng)考生的科學(xué)思想與責(zé)任。

二、試題加強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)探究能力的考查

同往年試卷相比，本套試卷中的實(shí)驗(yàn)題分值占比最高，涉及四個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

例2 （第13題）在同一豎直平面內(nèi)，3個(gè)完全相同的小鋼球（1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)）懸掛于同一高度，靜止時(shí)小球恰能接觸且懸線平行，如圖3所示。在下列實(shí)驗(yàn)中，懸線始終保持繃緊狀態(tài)，碰撞均為對(duì)心碰撞。以下分析正確的是（ ）。

A.將1號(hào)移至高度h釋放，碰撞后，觀察到2號(hào)靜止、3號(hào)擺至高度h。若2號(hào)換成質(zhì)量不同的小鋼球，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，3號(hào)仍能擺至高度h

B.將1、2號(hào)一起移至高度h釋放，碰撞后，觀察到1號(hào)靜止，2、3號(hào)一起擺至高度h，釋放后整個(gè)過(guò)程機(jī)械能和動(dòng)量都守恒

C.將右側(cè)涂膠的1號(hào)移至高度h釋放，1、2號(hào)碰后粘在一起，根據(jù)機(jī)械能守恒，3號(hào)仍能擺至高度h

D.將1號(hào)和右側(cè)涂膠的2號(hào)一起移至高度h釋放，碰撞后，2、3號(hào)粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，未能擺至高度h，釋放后整個(gè)過(guò)程機(jī)械能和動(dòng)量都不守恒

審題：選項(xiàng)C中的1號(hào)右側(cè)涂膠，選項(xiàng)D中的2號(hào)右側(cè)涂膠。

思路：兩球碰撞后交換速度的條件是質(zhì)量相等、彈性碰撞，這兩條缺一不可。機(jī)械能守恒的條件是只有重力和彈力做功，動(dòng)量守恒的條件是合力為零。

解析：若2號(hào)換成質(zhì)量不同的小鋼球，則1號(hào)與質(zhì)量不同的2號(hào)相碰后，1號(hào)的速度不為零，2號(hào)與3號(hào)相碰后，3號(hào)獲得的動(dòng)能小于1號(hào)碰2號(hào)前瞬間的動(dòng)能，因此3號(hào)不可能擺至高度h，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由三個(gè)小球組成的系統(tǒng)只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，但除碰撞過(guò)程外，在釋放后的下落過(guò)程及碰撞后的擺起過(guò)程中，系統(tǒng)受到的合力均不為零，動(dòng)量均不守恒，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。右側(cè)涂膠的1號(hào)與2號(hào)碰撞后粘在一起，屬于完全非彈性碰撞，存在機(jī)械能損失，因此1、2號(hào)再與3號(hào)相碰后，3號(hào)獲得的動(dòng)能不足以使其擺至高度h，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。右側(cè)涂膠的2號(hào)碰3號(hào)與3號(hào)粘在一起，屬于完全非彈性碰撞，存在機(jī)械能損失，由三個(gè)小球組成的系統(tǒng)在釋放后的下落過(guò)程，以及碰后擺起的過(guò)程中，受到的合力均不為零，動(dòng)量均不守恒，選項(xiàng)D正確。

答案：D

點(diǎn)評(píng)：本題由牛頓擺演示實(shí)驗(yàn)改編而成，創(chuàng)新點(diǎn)是分析其中一個(gè)小球一側(cè)涂膠后再與其他小球碰撞的情況?？疾榕鲎?、動(dòng)量守恒條件、機(jī)械能守恒條件等知識(shí)點(diǎn)，考查的核心素養(yǎng)是科學(xué)思維和科學(xué)探究。需要特別注意的是不能根據(jù)碰撞過(guò)程滿足動(dòng)量守恒定律，而錯(cuò)誤地認(rèn)為整個(gè)過(guò)程滿足動(dòng)量守恒定律。

三，試卷突出了對(duì)模型建構(gòu)等科學(xué)思維的考查

例3 （第19題）如圖4甲所示，真空中有一長(zhǎng)直細(xì)金屬導(dǎo)線MN，與導(dǎo)線同軸放置一半徑為R的金屬圓柱面。假設(shè)導(dǎo)線沿徑向均勻輻射出速率相同的電子，已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e。不考慮出射電子間的相互作用力。

（1）可以用下面兩種實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量出射電子的初速度。

a.在柱面和導(dǎo)線之間，只加恒定電壓。

b.在柱面內(nèi)，只加與導(dǎo)線MN平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

當(dāng)電壓為Uo或磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo時(shí)，剛好沒(méi)有電子到達(dá)柱面，分別計(jì)算出射電子的初速度vo。

（2）撤去柱面，沿柱面原位置放置一個(gè)弧長(zhǎng)為a、長(zhǎng)度為6的金屬片，如圖4乙所示。在該金屬片上檢測(cè)到出射電子形成的電流為I，電子流對(duì)該金屬片的壓強(qiáng)為p。求單位長(zhǎng)度導(dǎo)線單位時(shí)間內(nèi)出射電子的總動(dòng)能。

審題：（1）問(wèn)中“剛好沒(méi)有電子到達(dá)柱面”;（2）問(wèn)中“在該金屬片上檢測(cè)到出射電子形成的電流為I”。

思路：（1）問(wèn)，電壓為Uo時(shí)剛好沒(méi)有電子到達(dá)柱面，說(shuō)明電子的末速度為零;磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo時(shí)剛好沒(méi)有電子到達(dá)柱面，說(shuō)明電子的運(yùn)動(dòng)軌跡與柱面相切。（2）問(wèn)，需要把時(shí)間t內(nèi)射到金屬片上的電子作為研究對(duì)象，利用電流的微觀意義分析求解。

點(diǎn)評(píng)：本題的創(chuàng)新點(diǎn)是（2）問(wèn)，確定單位長(zhǎng)度導(dǎo)線單位時(shí)間內(nèi)出射的電子數(shù)。這需要建立全新的圓形模型，它不同于我們平常做過(guò)的：地面上某一面積接受太陽(yáng)輻射功率的球形模型。

例4 （第20題）某試驗(yàn)列車(chē)按照設(shè)定的直線運(yùn)動(dòng)模式，利用計(jì)算機(jī)控制制動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)安全準(zhǔn)確地進(jìn)站停車(chē)。制動(dòng)裝置包括電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)兩部分。如圖5所示為該列車(chē)在進(jìn)站停車(chē)過(guò)程中設(shè)定的加速度大小a車(chē) 隨速度v的變化曲線。

（1）求列車(chē)速度從20 m/s降至3 m/s經(jīng)過(guò)的時(shí)間￡及行進(jìn)的距離z。

（2）有關(guān)列車(chē)電氣制動(dòng)，可以借助如圖6所示的模型來(lái)理解。圖中水平平行金屬導(dǎo)軌處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，回路中的電阻阻值為R，不計(jì)金屬棒MN及導(dǎo)軌的電阻。金屬棒MN沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，對(duì)應(yīng)列車(chē)的電氣制動(dòng)過(guò)程，可假設(shè)金屬棒MN的運(yùn)動(dòng)速度與列車(chē)的速度、金屬棒MN的加速度與列車(chē)電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度成正比。列車(chē)開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，其速度和電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度大小對(duì)應(yīng)圖5中的P點(diǎn)。論證電氣制動(dòng)產(chǎn)生的加速度大小隨列車(chē)速度變化的關(guān)系，并在圖5中畫(huà)出圖像。

（3）制動(dòng)過(guò)程中，除機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)外，列車(chē)還會(huì)受到隨車(chē)速減小而減小的空氣阻力。分析說(shuō)明：在列車(chē)速度從100 m/s減到3 m/s的過(guò)程中，在哪個(gè)速度附近所需機(jī)械制動(dòng)最強(qiáng)？

（注意：解題過(guò)程中需要用到但是題目中沒(méi)有給出的物理量，在解題時(shí)做必要的說(shuō)明）

審題：（1）問(wèn)，列車(chē)速度從20 m/s降至3 m/s的過(guò)程中，由a-v圖像可知，列車(chē)做加速度a0=-0.7 m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng);（2）問(wèn)，電氣制動(dòng)產(chǎn)生的力相當(dāng)于圖6中金屬棒MN受到的安培力;（3）問(wèn)，制動(dòng)過(guò)程中，列車(chē)受到機(jī)械制動(dòng)力、電氣制動(dòng)力和空氣阻力的作用。

點(diǎn)評(píng)：本題把列車(chē)電氣制動(dòng)的原理簡(jiǎn)化為金屬棒在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型。本題的創(chuàng)新點(diǎn)在于給出的a-v圖像是考生陌生的，且（3）問(wèn)考查考生定性解答物理問(wèn)題的能力。另外，本套試卷的第2題考查氫原子的結(jié)構(gòu)模型，第7題考查點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)模型，第10題考查分子間的作用力模型，第17題考查平拋運(yùn)動(dòng)模型等。

備考建議 2020年北京市等級(jí)考（高考）物理試題注重考查考生的物理觀念，體現(xiàn)了基礎(chǔ)性;關(guān)注我國(guó)科技最新發(fā)展成果，聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際，體現(xiàn)了應(yīng)用性;加強(qiáng)了對(duì)科學(xué)探究能力的考查，體現(xiàn)了創(chuàng)新性;突出了模型建構(gòu)等科學(xué)思維的考查，體現(xiàn)了綜合性。很好地落實(shí)了教育部考試中心提出的“一體四層四翼”的命題要求。同學(xué)們?cè)诟呷龔?fù)習(xí)備考的過(guò)程中，一定要在牢固掌握基礎(chǔ)知識(shí)、基本規(guī)律的前提下，適時(shí)關(guān)注生活、生產(chǎn)、科技創(chuàng)新等，逐步培養(yǎng)靈活運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（責(zé)任編輯 張巧）