北京卷高考物理超全詳解：亮點(diǎn)不斷新意迭出(3)
最后咱們來(lái)一同看看24題壓軸題。這題使用了電磁感應(yīng)單棒導(dǎo)軌模型達(dá)到穩(wěn)態(tài)勻速之后的情景作為基礎(chǔ)，乍看與2014年西城一模長(zhǎng)得完全一樣。但細(xì)看便能發(fā)現(xiàn)，這兩題只是所使用的情景和圖片相同，形似而已，在整體設(shè)計(jì)和考點(diǎn)上有很大出入。這道題的第一問(wèn)讓考生通過(guò)計(jì)算證明，外力對(duì)金屬桿所做的功，與桿上所消耗的電能是相等的。這問(wèn)比較常規(guī)，只需使用基本電磁感應(yīng)的結(jié)論，計(jì)算下恒定外力做功和焦耳熱，并分別將兩者中的安培力和感應(yīng)電流展開(kāi)成咱們熟悉的形式，就能看出等量關(guān)系，比較簡(jiǎn)單。第二問(wèn)單就核心考點(diǎn)而言，其實(shí)也并不是特別復(fù)雜。題目要求考生使用現(xiàn)有條件，反過(guò)來(lái)去推導(dǎo)在電流已知的情況下導(dǎo)體中電子通過(guò)的運(yùn)動(dòng)速度大小，而這一問(wèn)明顯是在向2013年北京卷最后一題致敬。2013年北京理綜卷24題的第一問(wèn)便是推導(dǎo)電流微觀的表達(dá)式，在去年曾難倒了無(wú)數(shù)人。而通過(guò)了一整年的系統(tǒng)訓(xùn)練，考生們對(duì)這個(gè)電流的微觀表達(dá)式理應(yīng)非常地熟悉，即：I = nqSv。此問(wèn)要求考生用I去反推v，只要能想到此式，主干的思路就能建立起來(lái)。可遺憾的是，如果考生再往后做立刻就會(huì)發(fā)現(xiàn)：I等于nqSv或者neSv，I和e是已知條件，而速度v是我們要求的，但是電子的數(shù)密度n，以及導(dǎo)體的橫截面積S這兩個(gè)條件下本問(wèn)并未給出，并不是已知條件，因此還不能完全將問(wèn)題解決。這時(shí)候我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，題干通過(guò)一個(gè)詭異的表格的方式，給了我們兩個(gè)在物理考試中較少出現(xiàn)的條件：一是阿伏伽德羅常數(shù)Na=6.02×10^23，二是該導(dǎo)體的摩爾質(zhì)量。這兩個(gè)常常出現(xiàn)在化學(xué)考試中的條件應(yīng)該會(huì)讓不少考生產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，以為自己回到了物理化學(xué)大綜合題的遠(yuǎn)古時(shí)代。殊不知，這便是打開(kāi)此題大門(mén)的鑰匙所在。最近兩年都在考宏觀微觀之間聯(lián)系。無(wú)論是電子數(shù)密度n，還是mol，往往都是解決這類題目的關(guān)鍵。因?yàn)樵陬}目中它們其實(shí)都是起到了類似的作用：連通宏觀微觀世界的橋梁。因此，此問(wèn)剩下的思路應(yīng)該分三步走：首先通過(guò)導(dǎo)線的質(zhì)量m去除以摩爾質(zhì)量，得到原子和電子的摩爾數(shù)，然后再用摩爾數(shù)去乘以阿伏加德羅常數(shù)，得到所有自由電子個(gè)數(shù)N，最后由自由電子個(gè)數(shù)N和電流微觀表達(dá)式的意義發(fā)現(xiàn)，它其實(shí)是和nSl相等的。通過(guò)上述思考，n和S的問(wèn)題于是迎刃而解；加上一些簡(jiǎn)單的字母運(yùn)算和必要的文字?jǐn)⑹觯训诙䥺?wèn)的分?jǐn)?shù)拿全也不是太難。
而24題的最后一問(wèn)的難度比它看上去要大得多。好像只是要求考生去計(jì)算一個(gè)受力，但仔細(xì)一看，此問(wèn)條件中的第一句話就說(shuō)得讓人完全摸不著頭腦：“經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為：金屬的電阻來(lái)源于定向移動(dòng)的電子與金屬離子的碰撞。”可以想象絕大多數(shù)學(xué)生看后不知道這句話是什么意思有什么作用。緊接著，題目又說(shuō)：“請(qǐng)你展開(kāi)想象的翅膀，建立起一個(gè)電子在金屬導(dǎo)體中不斷運(yùn)動(dòng)不斷碰撞不斷減速的物理模型，并由此計(jì)算金屬離子對(duì)電子的平均阻力的大小�！边�能堅(jiān)持到這兒的考生也應(yīng)該快崩潰了。什么叫建立一個(gè)物理模型？關(guān)電阻什么事兒？以及，電子和一堆離子發(fā)生碰撞，每次都是一瞬間；而在整個(gè)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不知道到底和多少個(gè)離子發(fā)生過(guò)碰撞，那我們?cè)趺磥?lái)算這樣一個(gè)平均作用力呢？碰撞，難道入手點(diǎn)是動(dòng)量嗎？？
恰恰相反，入手點(diǎn)不是“碰撞”二字，而應(yīng)是“電阻”。壓軸題和前兩題不同，它往往是一個(gè)有機(jī)的整體，是不可能彼此之間相互脫節(jié)的，它所傳遞的每一個(gè)微小信息往往都十分的重要。“金屬的電阻來(lái)源于定向移動(dòng)的電子與金屬離子的碰撞�！睘槭裁匆霈F(xiàn)這樣一句話？碰撞后電子的速度一定會(huì)減慢。然后呢？每一個(gè)電子的動(dòng)能一定會(huì)降低。再然后呢？每一個(gè)電子的.能量會(huì)降低，勢(shì)必會(huì)使得所有自由電子的總動(dòng)能產(chǎn)生一個(gè)可觀的損失。那能量能白白損失嗎？必然是不能的，它只會(huì)轉(zhuǎn)移或者轉(zhuǎn)化掉。能轉(zhuǎn)化成什么呢？
想到這里，此題的前景就豁然開(kāi)朗了。因?yàn)樵诟咧蟹秶兀厦婺莻�(gè)問(wèn)題的答案只會(huì)有一個(gè)：這些電子損失的總動(dòng)能只能變成熱量。而這個(gè)熱量，便是整個(gè)電路中電阻所消耗的焦耳熱。再進(jìn)一步思考，焦耳熱似乎好像在哪一問(wèn)中曾經(jīng)計(jì)算過(guò)。對(duì)了是第一問(wèn)。第一問(wèn)的問(wèn)題是：“麻煩你證明恒定外力F做功與金屬桿產(chǎn)生的電熱是相等的”。那么如果你能想到這里，一整條通暢的邏輯線就已然浮現(xiàn)在了你的腦海中。為啥在這道題第三問(wèn)的第一句話提到電阻，因?yàn)殡娮枵嬲囊饬x，便是對(duì)某種導(dǎo)體使電流在其中通過(guò)時(shí)產(chǎn)生熱量的能力的一種量度。而提到電阻其實(shí)就是在暗示大家，所有的這些電子損失的動(dòng)能，等于所有電子碰撞的產(chǎn)生的平均阻力對(duì)他做的負(fù)功大小之和，會(huì)通過(guò)電流變?yōu)榻苟鸁�；而焦耳熱的大小等于恒定外力做功的大小。這四種功或能的大小是彼此相等的。這樣，在等量關(guān)系構(gòu)建起來(lái)的同時(shí)，平均阻力也被引入方程。簡(jiǎn)單的字母計(jì)算后變不難算出，f= Bev這個(gè)結(jié)論。
回顧一下三道計(jì)算題。兩力一電，兩易一難，有直線有圓周有能量有動(dòng)量，還引入了化學(xué)中常見(jiàn)的條件來(lái)嚇唬大家，很有意思。送分題送得痛快，拔高題拔得干脆。不在計(jì)算上為難考生，而在理解深度上將考生水平檔次充分拉開(kāi)，梯度設(shè)置得非常合理。24題在13年北京真題和14年西城海淀一二模的基礎(chǔ)上繼續(xù)推陳出新，把簡(jiǎn)單模型背后的原理挖得淋漓盡致入木三分，讓人倍感酣暢之余又回味無(wú)窮。
五、總結(jié)
總體來(lái)說(shuō)，筆者對(duì)這張考卷的評(píng)價(jià)在前后兩個(gè)階段的反差是極為鮮明的：粗略地看一眼時(shí)會(huì)覺(jué)得這張?jiān)嚲沓龅眠^(guò)于簡(jiǎn)單和循規(guī)蹈矩，且拼湊痕跡重，似乎是偷懶之作；而學(xué)生在考后普遍反映，這張?jiān)嚲碜詈筮_(dá)到的高度很高，但從頭到尾沒(méi)有突兀生硬之感，只覺(jué)做得十分順暢，說(shuō)明難度梯次設(shè)置得十分合理，沒(méi)有引起考生不必要的劇烈情緒波動(dòng)。而在仔細(xì)解析研讀之后，筆者更能慢慢地品出這份真題字里行間中很多看似不經(jīng)意，其實(shí)極為用心之處。通覽全卷，每道題都看著簡(jiǎn)單，做著順手，從頭到尾沒(méi)有特別特別生僻的陌生知識(shí)，也沒(méi)有認(rèn)為用計(jì)算量和難以理解的復(fù)雜模型來(lái)人為地設(shè)置不合理的高門(mén)檻，但是卻通過(guò)對(duì)細(xì)節(jié)的雕琢、對(duì)原理的吃透、對(duì)課內(nèi)課外知識(shí)片段的信手摘取、對(duì)學(xué)生知識(shí)水平和心理狀態(tài)的了若指掌，成功地使得整張?jiān)嚲碓陔y度僅僅略升的前提下提供了良好的區(qū)分度。2014年的北京高考物理試題中充滿了一種理性充斥的韌性與舉重若輕的閑適。而透過(guò)它們，我們看到的是命題人們高超的學(xué)術(shù)造詣和深厚的教學(xué)積淀。毋庸置疑，這是近五年來(lái)，北京市的高考物理試題中水準(zhǔn)最高的一份題。
在最近幾年中間，北京的物理高考試題逐漸體現(xiàn)出了下列特點(diǎn)：計(jì)算難度逐年下降，越加貼近課本，與實(shí)際生活和工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合的更為緊密，以及對(duì)于原理、基本公式，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與背后邏輯鏈條的考察愈加深刻和透徹。在這樣的趨勢(shì)下，“死記硬背模型套路，對(duì)物理現(xiàn)象和物理原理不求甚解，知其然不知其所以然”之類的學(xué)習(xí)方法，即將被這樣的試題徹底淘汰。有著這樣一套難得的好題作為風(fēng)向標(biāo)，相信在接下來(lái)的一年中，所有奮戰(zhàn)在高中物理教學(xué)一線的老師，都會(huì)反復(fù)的去對(duì)這張?jiān)嚲磉M(jìn)行研究，從中我們也必將收獲備戰(zhàn)2015年高考所必備的許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。
作者簡(jiǎn)介：
夏夢(mèng)迪，北京新東方學(xué)校高考物理金牌講師，集團(tuán)培訓(xùn)師，高中項(xiàng)目經(jīng)理
張?chǎng)罕本┬聳|方學(xué)校高考物理金牌講師，集團(tuán)培訓(xùn)師，高中物理項(xiàng)目主管
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