2014年北京大學聯考物理試題特點

一、考題點評

2014年北京大學聯考物理試題特點

在拿到今年北京的理綜物理試卷並粗略看過後,不少物理教師的感覺是:難度適中,乏善可陳。選擇題裏,熱學概念、近代物理、振動與波的圖像及光學每年必考,今年果然又如期而至;而另四題考察的電場線等勢面、洛倫茲力、超失重問題和伽利略斜坡實驗都是老生常談,貌似平淡無奇;實驗題只考了一個實驗,考的是伏安法測電源電動勢和內阻,難度有,但考生平時練得也多,除最後一空圖像以外都十分常規,新意欠佳;計算大題的內容也與考前預期完全相符:22題北京真題和模考題中常見的三段運動,難度合理,容易上手;23題考查萬有引力比較出乎意料,但整體難度平和。最後一問的本質是比例問題,問法較爲新穎,但計算量並不大;而24題竟選用了與今年西城一模壓軸題完全一致的電磁感應單杆模型,連圖都長得一樣,讓他十分訝異。匆匆一瞥,發現設問的思路也與預期中的原理解讀和微觀受力推導相一致,而這種設計也很明顯在向2013年24題致敬。因此在剛拿到這份試卷的一小段時間裏,夏夢迪曾認爲,一份難度平和、平淡無奇、拼湊而成而又另人失望的考題又誕生了。

但與許多事物一樣,今年的物理試題的表象是具有強烈欺騙性的。在靜下心來仔細思考並逐題解析之後,他有種山窮水復疑無路,柳暗花明又一村的感覺,認爲自己開始的判斷或許需經再度推敲。選擇題波瀾不驚的背後似乎潛藏着一個個門檻和陷阱,在看似常規的實驗題裏得到高分似乎也並不是輕而易舉,而計算題中22題中規中矩容易上手但考點豐富,而23、24兩題的情景設計與設問更有許多可玩味之處。因此我們決定從選擇、實驗和計算三個角度,來對這份看似簡單平淡,事實上卻亮點不斷、新意迭出的2014北京大學聯考物理試題進行詳細的分版塊解讀。

 二、選擇題部分

選擇題一共8題每題6分,共計48分,全以單選的形式出現。這48分在每位考生的物理成績中扮演了基石的角色,同時也是大家在做到物理部分時首先面對的挑戰,因此十分重要,咱們先來看前5道:理綜13題,也就是物理第1題,考察的內容不出意外,與往年完全相同,依然是熱學的概念性問題。此題正確選項是2B,清晰闡釋了分子平均動能與溫度間的關係,很容易識別,可以說是送分題。物體內能的構成、分子平均動能與分子勢能的決定因素、熱力學第一第二定律的各種表述、以及布朗運動的相關概念,均是此題中最常見到的正確表述之一。14題近代物理,考察了考生對質能方程和質量虧損現象的理解,希望大家能應用上述知識判斷出正確的等量關係,也十分的基礎,答案應該選C,幾乎是送分題。15題略微有些變化,沒有出現熟悉的光學或是萬有引力,考察的是電場中的電場線等勢面模型,及“場強看疏密,電勢看沿逆”這樣的一個基本定性結論。題圖中給了三根電場線和等勢面,一看就可以看出來實際上是點面形成的,由於未給曲線軌跡判斷受力,也未問能量關係和速度大小,因此決定了ABCD四個選項的設置必然非常簡單,直接選擇出4D選項對絕大多數考生來說也不是難事。16題考察帶電粒子在磁場中的運動,未考有界也未考含磁複合場,而是落腳到了運動半徑和運動週期這兩個絕大多數學生都耳熟能詳的二級結論。而題幹中強調了“動量相同的兩個粒子”,而我們都知道,R的表達式mv/Bq最大的特點之一便是“分子是動量”,因此這個條件就是非常清晰地在暗示大家去找R。動量相等,R又與q成反比,因此R越大q必然越小,選A。17題機械振動與機械波,每年必考,不是概念就是圖像,而今年命題人選擇了後者,而且是在北京真題與模擬題中反覆多次出現的y-x圖與y-t圖互換的常規題型。我們知道,波形圖與振動圖都是在描述震源和介質上的一系列質點的位置和時間的關係,在本質上表達的是同樣的信息。但他們的區別主要在於兩點:1、前者等同於一張照片,描繪多個質點在一個確定時刻所組成的形狀;而後者是一個函數關係圖,表達一個質點在多個時刻的連續位置變化;2、前者的質點的運動方向需要逆着波速方向去觀察未來趨勢,而後者永遠只需看當前質點右方的質點相對自己的上下位置便能判斷振動方向。因此只需在兩圖中同時觀察同樣的時刻、同一個質點的信息。當兩圖中該點在該時刻所處位置與振速方向完全一致時,則說明我們找到了正確選項。此題選D。前五題波瀾不驚,非常常規,也沒有強幹擾項和明顯陷阱,只要是在複習過程中沒有整塊的知識缺漏並訓練有素的同學,相信做完這五題所花的時間,不會超過三分鐘。

而如果你還帶着和前5題一樣的心態來做第18題,你會依然覺得十分輕鬆,但這分水嶺一般的6分就註定離你而去了。本題理解難度和知識難度並不大,題幹描繪了一個實際生活中特別常見的簡單情景:手託着一個小球由下往上由靜止開始運動直至將小球扔出去,然後對球離手前的過程和離手一瞬間的狀態設置了四個選項讓考生判斷正誤。AB分別從超重失重的角度來研究,而CD描述的是球離手和在手裏的過程。很多同學簡單一思考,覺得不就是從靜止開始向上加速嗎?老師反覆強調過,加速度向上就一定是超重,再一瞟四個選項,A選項恰是此意,於是立刻興高采烈地填個A,打完收工,6分於是就這麼沒了。有同學想了,我把球往上扔,最開始是靜止的,後來有了速度,從零到有一個速度,難道不是在做向上的加速嗎?但請注意A選項中當中有兩個字叫做“始終”。當物理中出現“始終”、“一定”、“百分之百”這種絕對肯定的字樣時,就是出現區分度的時候。初速度是0,末速度是V,大致或平均來看一定是加速沒錯,但“始終”加速就不一定了。可能先加速到一定值再勻速,可能先加後減(減速的a不大於g),甚至可能加、減、加減交替進行。因此A選項並不嚴謹,是強幹擾項。而正確選項D恰好擊中了學生在一個重要概念的理解上的軟肋,即“分離”。本來保持共速運動的物體爲什麼會突然分開?一定是因爲速度發生了不同。而速度爲什麼會突然不同?一定是因爲加速度不同。當球離手時,手的速度比球的速度小了纔會分開。而在這一瞬間,球已經開始做豎直上拋運動,即加速度爲g的勻減直;而手的減速加速度只能比g更大才能獲得比小球更小的速度而導致分離,因此這道題無疑應選4D。此題突然干擾項變強,正確項較爲隱蔽,藉助一個生活中的常見情景考察出了考生對基本原理和重要概念的理解深度與思維的周密性,是一個突然出現的、精心設計的高門檻。試題的區分度於是便同時應運而生。

19題是探究性試驗類,考的是著名的伽利略斜坡實驗,雖然是次壓軸題,其得分率反而會比18題高。這個題並不難,但出的也非常有意思。這個試驗我們都聽老師講過,大概也覺得自己學得挺明白的。但預計一大半同學一看ABCD這四個選項就傻掉了,因爲四個選項說的貌似都完全正確,一下子可能會不知所措,胡亂蒙一個了事。但如果你仔細審題了的話你會發現,此題與一般的探究性實驗選擇題表述是不同的。它不是讓你去找正確結論,甚至也不是實驗能說明的結論,而是讓你去找“通過這個試驗直接證明的”結論,關鍵詞是“直接”。摩擦約小,小球上升的位置就越高越接近原高度,所以這道題正確答案是選項A,而不是其他三個干擾項。用細節性的詞語,來考察學生對於實驗設計思路和背後邏輯鏈條中某一環的深刻而準確的理解,這種出題思路頗具新意,值得好好關注。

最後是20題。在往年的真題中,選擇壓軸題歷來都是新信息題的形式出現,今年也未能免俗。而且與去年的多光子光電效應-約瑟夫森結一樣,今年考察的還是光學的情景,並引入了一個更加誇張的,只在07年亞洲國際物理奧賽中出現過的嚴重超綱的概念:負折射率介質。儘管如此,但這可能是近年來考的最簡單的壓軸題了。折射率n是不是負數,其實壓根不重要。是亞洲奧賽的知識也好,是左手性媒介也罷,這題能否順利做出只取決於一點:即你是否一直明白,折射率永遠等於入射折射兩角正弦值的比值。N等於負1,說明兩角正弦值符號相反但絕對值相等,僅此一點就知道,折射角爲負且入射折射角大小必須一樣,而據此就能順利選出B選項。而可能是命題人覺得這個引入的超綱概念太誇張了,還極爲善良的直接在題幹中說出了“入射反射兩條光線出現在法線的同一側”這樣的重要推論,使得此題愈發簡單。新信息題,雖然永遠有新出現的超綱信息,但題目的本質原理和核心考點一定不超綱。看似是負折射率,其實考的還是折射定律,無非穿了一層詭異而陌生的外衣而已,是難不住真正理解的孩子的。

從整個選擇題的設置我們可以看出,此次試題的選擇題前五題都相對基礎。除第五題需要成型的思考方法作爲指引外,其他四題都是送分送得很直接的基礎題。而從18題到第20題,試題的絕對難度也沒有提升,而是通過對細節、原理、干擾項、陷阱、新信息、實驗邏輯等方式使試卷突然具備了很高的區分度,入手平和但極易失分。從前5題走到後3題,學生的情緒波動並不會很大,但事實上取分的門檻卻在不經意間陡然變高,命題人的水準之高,對學生心態和問題把握之準,令人欽佩。

三、實驗題部分

實驗題考察的是電路實驗中原理難度最高的一個實驗:伏安法測電源的電動勢E和內阻r。此題看上去非常地平和,但其中也不乏亮點。開篇的兩個問題都比較正常,首先讓考生選擇一下儀器,結合題目給出的內外接兩個電路圖做出一個選擇。選擇器材、設計實驗原理圖、繪製實物圖,這是做一個實驗、或實驗題的正常流程,是符合基本時間邏輯順序的,非常常規,無需贅述。接下來是數據處理。本題給出一個空白圖表,要求考生描點畫出實驗的U-I圖像,對於這個實驗而言也是必備之選。再緊接着,讓考生通過圖像讀出電源的電動勢和電源的內阻值。上述問題、包括出現的順序都非常常規,而且將最複雜的誤差分析問題給排除在外了,因此難度特別普通。而最後一個空突然變難。它讓我們去研究:當把電源和外電阻串聯後,通過調節外部電路的滑動變阻器的阻值來改變外功率P和路端電壓U的圖像關係,應該如ABCD中的哪個圖所示。

可能很多同學看見這樣的一個問題時都很難形成非常清晰的思路。在大學聯考會考察的不僅僅是考生在考場上的靈機一動,更多考察的是過去的積累。如果各位在本實驗上投入過大量的時間和精力去研究原理和做題的話,你一定會記得一個重要結論:“當一個可變電阻和一個電源串聯起來時,我們調節外電阻的阻值,使之正好與電源內阻相等時,電源的輸出功率會達到最大值。”

在這個基礎上去思考,那麼這題就變得容易多了。因爲A和B可以被迅速地排除掉。因爲我們知道當外電阻和內電阻阻值相等時它的功率會達到最大值,因此整道題一定不是一個單調函數或有最小值的函數,而一定是一個由低到高,然後再下降,先增後減的函數。而在剩下的CD兩個選項中,C是一個標準的二次函數,左右對稱,終結爲零。D選項左右不對稱,最後不爲零。通過簡單的定性分析不難知道,隨着U的增大到電動勢E,外電阻是在不斷增大的。而當U與E相等時,則意味着外電阻爲無窮大,此時輸出功率P爲零,因此答案無疑應選C。

通過對這道實驗題的分析,以及最近兩年北京卷實驗題考法的回顧我們會發現:實驗題的命題思路絕不是爲了去考察考生的物理思想的深刻,計算能力的強大,或是解題技巧的高超。實驗題之所以一直在大學聯考物理試卷中佔據18分的巨大分值,其目的只在兩點:1、考察考生對實驗現象背後的原理的透徹理解;2、對於實驗中的關鍵性細節的關注。無論是什麼實驗,本身原理難或這簡單,考前的幾問一定都是一些相對比較常規的問法,然後通過最後的一些梯度較高的空來進行拔高。去年和今年的實驗題的最後一空都使用了同一種方式,都是給很多圖像,讓大家挑選正確的那個。這個圖像也許大家並不熟悉,甚至從未見過,但命題人都希望考生能通過對於相關知識的瞭解和遷移,以及對原理的解讀與靈活使用,來得到正確的答案。或許在這兩年考完之後,在實驗中最後考察一個圖像性的問題,去研究兩個咱們並不太熟悉的物理量之間的關係的這樣一種命題思路,會成爲數年內,至少是來年北京各區模擬題中的一個基本趨勢,令人期待。