2015年课标全国理综Ⅰ卷物理选做题评析与启示

◇江西许冬保(特级教师)

2016年使用全国课标理综试卷的省份增多,为了帮助即将选用全国课标理综试卷的师生有效地进行复习备考,本文以江西省2015年抽样统计数据及从阅卷现场获得的信息为视角,对2015年全国课标理综Ⅰ卷物理选做题进行评析,以飨读者.

1试题评析

2015年全国课标理综Ⅰ卷物理选做题在保持往年题型、题量及总分不变的情况下,每个模块中2个小题的分值进行了调整.其中,第1小题的分值由原来的6分调整到5分,第2小题的分值由原来的9分调整到10分.显然这种调整旨在提高客观题的分值,强化了对物理过程的分析与相关能力的考查.对于选择题评分要求是:选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分.每选错1个扣3分,最低得分为0分.下面分模块进行分析.

1.1　模块3-3选做题评析

(1) 下列说法正确的是________.

A将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体;

B固体可以分为晶体和非晶体2类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质;

C由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体;

D在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体;

E在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,热力学能也保持不变

答案B、C、D.

评析该题以晶体为载体,考查晶体的各向异性、微观结构以及晶体熔点等性质.该题抽样统计平均分为2.83分,难度为0.566,区分度为0.511,可见试题难度适中,区分度很好.

图1

(2) 如图1所示,一固定的竖直汽缸由一大一小2个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为m1=2.50 kg,横截面积为S1=80.0 cm2;小活塞的质量为m2=1.50 kg,横截面积为S2=40.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0 cm;汽缸外大气的压强为p=1.00×105Pa,温度为T=303 K,初始时大活塞与大圆筒底部相距l/2,两活塞间封闭气体的温度为T1=495 K．现汽缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移．忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度g取10 m·s-2．求

(ⅰ) 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度;

(ⅱ) 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强．

答案(ⅰ) 330K; (ⅱ) 1.01×105Pa.

评析该题以大小不同2个同轴圆筒组成的竖直汽缸为载体,考查理想气体的等压及等容过程,涉及物体的平衡条件及气体实验定律的应用.思维导图和气体的状态参量所对应的符号如图2所示.在活塞缓慢下移的过程中,以大、小活塞整体为研究对象,由平衡条件有

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

图2

该题抽样统计平均分为0.26分,难度为0.026,区分度为0.374,可见试题难度很大,区分度较好.

1.2　模块3-4选做题评析

(1) 在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1______Δx2(填“>”“<”或“=”).若实验中红光的波长为630 nm,双缝到屏幕的距离为1.00 m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则双缝之间的距离为________mm.

答案>,0.300.

从考生答卷情况来看,很多考生有效数字的位数不符合要求.写成d=0.30 mm或d=0.3 mm.该题抽样统计平均分为4.12分,难度为0.412,区分度为0.654,可见试题难度适中,区分度很好.

(2) 甲、乙2列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为25 cm·s-1.2列波在t=0时的波形曲线如图3所示.求

图3

(ⅰ)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标;

(ⅱ) 从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16 cm的质点的时间.

答案(ⅰ)x=50 cm+300 cm·n(n=0,±1,±2,…);

(ⅱ) 0.1 s.

评析该题以波动图象及波的传播规律为载体,考查频率不同的2列简谐波的叠加,要求考生能够分析并定量求出振动加强点及振动减弱点在一维坐标系上的分布规律(通式).由图3可知,甲、乙2列波的波长分别为λ1=50 cm,λ2=60 cm.甲、乙2列波波峰的x坐标分别为

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亦为整数.于是可得介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标为x=50 cm+300 cm·n(n=0,±1,±2,…).

由图4可知,t=0时,2波波谷间的x坐标之差为

式中,m1、m2为整数,得

Δx=10 cm·(6m2-5m1)+5 cm,

显然m1=m2=0时,相向传播的波谷间的距离有最小值,即Δxmin=5 cm.从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16 cm的质点的时间为

图4

从阅卷情况看,多数考生无法得到2列简谐波在空间分布的统一表达式,缺乏对不定方程处理的相关策略.该题抽样统计平均分为1.18分,难度为0.118,区分度为0.412,可见试题难度较大,区分度较好.

1.3　模块3-5选做题评析

(1) 在某次光电效应实验中,得到的遏制电压Uc与入射光的频率ν的关系如图5所示,若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为________,所用材料的逸出功可表示为____．

答案ek, -eb.

评析该题以光电效应实验为载体,考查光电效应方程、逸出功、遏制电压、最大初动能等知识点,要求考生能通过图象获取有用的信息.

图5

从阅卷发现,许多考生通过图5得到横向截距为b,实际上b为纵向截距.另外,逸出功表示为eb的大有人在.本题抽样统计平均分为1.05分,难度为0.21,区分度为0.681,可见试题难度较大,区分度很好.

(2)如图6,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A位于B、C之间．A的质量为m,B、C的质量都为m0,三者均处于静止状态．现使A以某一速度向右运动,求m和m0之间应满足什么条件,才能使A只与B、C各发生一次碰撞．设物体间的碰撞都是弹性的．

图6

答案

.

评析该题所涉及的研究对象为3个物体,物体A涉及2次碰撞及3个运动过程.试题情景复杂,但对考生而言并不陌生,而且A只与B、C各发生一次碰撞的条件是隐蔽的．考查弹性碰撞中的动量守恒定律、机械能守恒定律以及碰撞发生的条件(速度关系)．思维导图和各物体速度符号如图7所示.

图7

A向右运动与C发生第一次碰撞,由动量守恒定律和机械能守恒定律得

mv0=mvA1+m0vC1,

可得

如果m>m0,第一次碰撞后,A与C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能与B发生碰撞;如果m=m0,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右运动,A不可能与B发生碰撞;所以只需考虑m

m2+4mm0-m02≥0,

从阅卷情况看,考生对弹性碰撞中的动量守恒方程与机械能守恒方程的解的结果没有记住,引起运算结果的失误.另外,不等式方程的求解也成为部分考生的障碍.本题抽样统计平均分为1.05分,难度为0.411,区分度为0.865,可见试题难度适中,区分度很好.

2统计分析

2.1　考查内容分析

表1

2015年全国课标卷理综物理试题选做题考查内容见表1.为了便于比较，表1中同时列出全国课标Ⅱ卷选做题考查内容.由表1可知,各模块试题考查内容均是相应模块中的重点知识,其中客观题考查的知识内容比较稳定.应当指出的是,相对论、波粒二象性等选修内容在Ⅰ卷中一直未进行考查,这并不表示它们不是考查的内容.另外,实验也是考查的内容.

2.2　试题难度分析

图8为2015年课标理综Ⅰ卷物理选考试题3个模块的平均难度及其分布.从横向比较,模块3-5难度控制较好,但模块3-3、模块3-4难度偏大,这对于选做模块3-3、3-4的考生来讲是不公平的.一直以来,选做题难度控制得不太好,从2007年课标高考以来,模块3-4部分试题较其他2个模块试题的难度相近或稍容易,2015年难度陡增,对中学教学可能会带来一定的负面影响(使广大考生抛弃模块3-4的学习).

图8

3启示

不同选做题间存在着难度差异,而且不同试题的选做人数也存在较大的差异.江西省2015年参考人数为191899人,其中,选做模块3-3的考生数为38110,选做模块3-4的考生数为56951,选做模块3-5的考生数为96900.62人未选或选择混乱(评卷中若考生填涂有误,作为问题卷,一般给予评分).

3.1　不回避重点,重点知识重点考

选考试题所考查的知识内容是各模块中的核心知识,体现了重点知识重点考查的原则.研究近几年试题不难发现:模块3-3的考查重点是热力学第一定律(结合相关图象)、热力学第二定律及气体实验定律.模块3-4的考查重点是横波图象、振动图象以及几何光学中的折射定律及全反射.模块3-5考查重点是弹性碰撞和非弹性碰撞、动量守恒及机械能守恒定律.

3.2　试题平行设计,不发生横向联系

每一模块均由2道试题构成,即“1小+1大”.第1题为选择或填空题,第2题为计算题.计算题情境一般为考生所熟悉,难度中等以上.从试题内容看,计算题均涉及必考内容,且各选做模块试题所考查内容彼此独立,不发生横向联系,保证了模块的独立性.

3.3　选做题间的难度差异较大,有失公平性

目前,选做题的难度平衡,是以专家主观预测、判断为准,在难度预测中会适当考虑考生对试题情境的熟悉程度和教学难度.教育部考试中心关于选做题难度平衡的方法,主要考虑能力层次、知识内容、题型结构、阅读时间等因素.显然,各选考试题之间的难度差异,对考生的选择带来不公平性.

2016年将有更多的省市使用全国理综卷,复习中应端正认识.相比各省市自主命制的选考试题,全国理综卷选做题的难度普遍要大，特别是全国Ⅰ卷.因此,复习中应谨防认识偏差、复习深度不够或训练难度偏小等原因导致出现的问题.对考生而言,选做题的选择,要从自己的实际情况出发,综合考虑试题、个人兴趣、知识水平及能力水平等因素.

(作者单位：江西省九江市第一中学)