從核心素養(yǎng)視角評(píng)析浙江物理2018年4月選考卷

浙江 賈方征

浙江物理2018年4月選考卷，是浙江省2015年10月首次實(shí)施物理高考選考后的第6份試卷，與以往5份真題卷相比較，試卷結(jié)構(gòu)與題目數(shù)量保持穩(wěn)定，同時(shí)兼顧畢業(yè)學(xué)考與高考選拔的雙重功能，注重基礎(chǔ)概念與基本原理的考查，突出主干規(guī)律與關(guān)鍵能力的考核，整份試卷很好地體現(xiàn)了對(duì)考生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的檢測(cè)。

2018年1月教育部印發(fā)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)，對(duì)原三維目標(biāo)進(jìn)行了總結(jié)與提升，明確凝練出“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等要素構(gòu)成的物理核心素養(yǎng)。物理核心素養(yǎng)是深化教學(xué)改革的頂層設(shè)計(jì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)養(yǎng)成的重要基礎(chǔ)，是新時(shí)期教、學(xué)、評(píng)價(jià)和考試等活動(dòng)的統(tǒng)領(lǐng)和依據(jù)。

本文以浙江物理選考2018年4月卷為樣本，嘗試從物理核心素養(yǎng)的視角分析點(diǎn)評(píng)相關(guān)試題，以期對(duì)物理選考備考的復(fù)習(xí)有所反思與啟迪。

一、物理核心素養(yǎng)指標(biāo)架構(gòu)

物理學(xué)科的核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。物理核心素養(yǎng)的要素構(gòu)成、指標(biāo)架構(gòu)及表現(xiàn)見(jiàn)表1。

表1 物理核心素養(yǎng)指標(biāo)架構(gòu)及具體表現(xiàn)

續(xù)表

物理核心素養(yǎng)中的“物理觀念” “科學(xué)思維”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四要素，有序生成，有機(jī)融合，相互關(guān)聯(lián)，相互促進(jìn)，協(xié)同發(fā)展，共同提升。

二、選擇題知識(shí)考點(diǎn)歸析及核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)

浙江物理選考卷必考部分單選題13小題，每題3分，共39分，考查必修1、必修2及選修3-1必考內(nèi)容；加試部分多選題3小題，每題2分，共6分，考查選修3-4、3-5加試內(nèi)容。

表2浙江物理2018年4月選考卷單選題知識(shí)考點(diǎn)歸析及核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)

題號(hào)問(wèn)題情景主要考點(diǎn)歸析核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)1理想斜面實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家物理觀念(運(yùn)動(dòng)觀念)2識(shí)別運(yùn)動(dòng)量速率、路程物理觀念(運(yùn)動(dòng)觀念)3能量等效單位力學(xué)單位制科學(xué)思維(科學(xué)推理)4求物理量之比勻速圓周運(yùn)動(dòng)科學(xué)思維(科學(xué)推理)5LED節(jié)能燈電功、電功率物理觀念(能量觀念)6三球接觸起電庫(kù)侖定律科學(xué)思維(科學(xué)推理)

續(xù)表

由表2可知，單選題立足基礎(chǔ)，知識(shí)考點(diǎn)較單一，著重考查物理基本概念與基本規(guī)律，突出識(shí)別理解能力、分析綜合能力與推理應(yīng)用能力的考核，著重物理核心素養(yǎng)中的物理基本觀念、科學(xué)思維的考查。

【例1】(浙江物理選考2018年4月卷第11題)一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)開(kāi)始以-v0做直線運(yùn)動(dòng)，其v-t圖象如圖1所示。粒子在t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，3t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，下列判斷正確的是

( )

圖1

A．A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φB>φA>φC

B．A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系為EC>EB>EA

C．粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，電勢(shì)能先增加后減少

D．粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功

【答案】C

【解析】由v-t圖象可知，帶電粒子在0～t0時(shí)段做減速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大；在t0～3t0時(shí)段做反向加速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，故選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。因帶電粒子電性未知，故無(wú)法判斷電勢(shì)高低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；v-t圖象斜率表示加速度，結(jié)合Eq=ma，可知0、t0、3t0三個(gè)時(shí)刻，t0時(shí)刻aB最大，即EB最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。

【點(diǎn)評(píng)】本題以v-t圖象為背景，主考加速度、靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)能、電場(chǎng)力做功等概念，及識(shí)別理解能力、分析整合能力，具備一定綜合性與區(qū)分度。

從物理核心素養(yǎng)視角看，突出物理觀念中的物質(zhì)觀(電場(chǎng)、場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì))、運(yùn)動(dòng)觀(速度、加速度)、相互作用觀(靜電力)、能量觀(動(dòng)能、電勢(shì)能、電場(chǎng)力做功)，及科學(xué)思維中的科學(xué)推理(分析、綜合、控制變量等方法)、科學(xué)論證(粒子電性未知)等品質(zhì)與能力的考核。

表3浙江物理2018年4月選考卷多選題知識(shí)考點(diǎn)歸析及核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)

題號(hào)問(wèn)題情景主要考點(diǎn)歸析核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)144個(gè)獨(dú)立項(xiàng)判斷衰變、LC振蕩等科學(xué)思維(推理、論證)15氫原子能級(jí)躍遷波爾原子模型、電磁波譜科學(xué)思維(推理、論證)物理觀念(能量觀念)16橫波疊加區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)機(jī)械波的疊加物理觀念(運(yùn)動(dòng)觀念)科學(xué)思維(科學(xué)推理)

由表3可知，多選題立足選考教材內(nèi)容，融合多個(gè)物理基本概念與基本規(guī)律的考查，突出識(shí)別理解能力、分析綜合能力與推理應(yīng)用能力的考核，著重物理核心素養(yǎng)中的物理基本觀念與科學(xué)思維的綜合考查。

【例2】(浙江物理選考2018年4月卷第15題)【加試題】氫原子的能級(jí)圖如圖2所示，關(guān)于大量氫原子的能級(jí)躍遷，下列說(shuō)法正確的是(可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為4.0×10-7～7.6×10-7m，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，真空中的光速c=3.0×108m/s)

圖2

A．氫原子從高能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)，會(huì)輻射γ射線

B．氫原子處在n=4能級(jí)，會(huì)輻射可見(jiàn)光

C．氫原子從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光具有顯著的熱效應(yīng)

D．氫原子從高能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光在同一介質(zhì)中傳播速度最小的光子能量為1.89 eV

【答案】BC

【點(diǎn)評(píng)】本題以氫原子能級(jí)圖為背景，主考躍遷時(shí)輻射的光子能量與γ射線、可見(jiàn)光、紅外線等電磁波譜的機(jī)理、波長(zhǎng)、能量、特性的關(guān)聯(lián)性，突出數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、分析理解能力及綜合應(yīng)用能力的測(cè)評(píng)，具備相當(dāng)高的整合性與新穎度。

從物理核心素養(yǎng)視角看，突出物理觀念中的物質(zhì)觀(電磁波譜中γ射線、可見(jiàn)光、紅外線)、運(yùn)動(dòng)觀(電子躍遷)、能量觀(輻射光子能量、可見(jiàn)光能量)，及科學(xué)思維中的科學(xué)推理(計(jì)算、分析、綜合法)等品質(zhì)與能力的考核。

三、實(shí)驗(yàn)題知識(shí)考點(diǎn)歸析及核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)

浙江物理選考必考實(shí)驗(yàn)共2個(gè)大題，題號(hào)為17、18，內(nèi)容一力一電，每題5分，共計(jì)10分，主要考查必修1、2與選修 3-1 中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)；加試實(shí)驗(yàn)共1個(gè)大題，題號(hào)為21，共4分，主要考查選修3-4、3-5中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

表4浙江物理2018年4月選考卷實(shí)驗(yàn)題知識(shí)考點(diǎn)歸析及核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)

題號(hào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要考點(diǎn)歸析核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)17(5分)(1)探究功與速度變化的關(guān)系;(2)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律;(3)平拋運(yùn)動(dòng)(1)選擇器材(2)正確操作(3)求初速度(1)科學(xué)探究(證據(jù))(2)科學(xué)探究(解釋)(3)科學(xué)探究(解釋)科學(xué)推理(論證)18(5分)(1)歐姆表的使用;(2)伏安法測(cè)電阻(1)操作順序、讀數(shù)(2)測(cè)量電路、器材量程的選擇(1)科學(xué)探究(證據(jù)、解釋)(2)科學(xué)探究(解釋)科學(xué)思維(推理)21【加試題】(4分)(1)單縫衍射;(2)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(1)螺旋測(cè)微器讀數(shù);單縫衍射圖樣(2)雙縫干涉條紋間距、條件(1)科學(xué)探究(證據(jù)、解釋)(2)科學(xué)探究(證據(jù)、解釋)科學(xué)思維(科學(xué)推理)

由表4可知，實(shí)驗(yàn)題源于教材而高于教材，重教材、優(yōu)組合、高仿真、求創(chuàng)新是其最大特點(diǎn)，著力多個(gè)實(shí)驗(yàn)基本技能與整合能力的考查，突出物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究與科學(xué)思維的考核。

【例3】(浙江物理選考2018年4月卷第18題)(1)小明用多用電表測(cè)量一小段2B鉛筆芯的電阻Rx，正確的操作順序是________(填字母)；

A．把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到交流電壓最高擋

B．調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指到歐姆零點(diǎn)

C．把紅、黑表筆分別接在Rx兩端，然后讀數(shù)

D．把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到合適的擋位，將紅、黑表筆接觸

E．把紅、黑表筆分別插入多用電表“+”、“-”插孔，用螺絲刀調(diào)節(jié)指針定位螺絲，使指針指0

(2)小明正確操作后，多用電表的指針位置如圖3所示，則Rx=________Ω；

圖3

(3)小張認(rèn)為用多用電表測(cè)量小電阻誤差太大，采用伏安法測(cè)量。

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：電源(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻可忽略)，電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)，多用電表(2.5 mA擋、25 mA擋和250 mA擋，對(duì)應(yīng)的內(nèi)阻約40 Ω、4 Ω和0.4 Ω)，滑動(dòng)變阻器RP(0～10 Ω)，定值電阻R0(阻值10 Ω)，開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線若干。

測(cè)量鉛筆芯的電阻Rx，下列電路圖中最合適的是________(填字母)，多用電表選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于________擋。

【答案】(1)EDBCA (2)2.8～3.0 (3)B；250 mA

【點(diǎn)評(píng)】本題以多用電表的使用與伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)為背景，主考重要儀器的操作要領(lǐng)與讀數(shù)技能，及測(cè)量電路與器材量程的選擇，突出實(shí)驗(yàn)規(guī)范操作能力、電路設(shè)計(jì)能力與探究能力的考核。

從物理核心素養(yǎng)視角看，突出科學(xué)探究的問(wèn)題(操作順序)、證據(jù)(電表讀數(shù))、解釋(量程選擇)及科學(xué)思維中的推理(分析、綜合法)等品質(zhì)與能力的檢測(cè)。

【例4】(浙江物理選考2018年4月卷第21題)【加試題】(1)細(xì)絲和單縫有相似的衍射圖樣，在相同條件下，小明用激光束分別垂直照射兩種不同直徑的細(xì)絲Ⅰ和細(xì)絲Ⅱ，在光屏上形成的衍射圖樣如圖4甲中a和b所示。已知細(xì)絲Ⅰ的直徑為0.605 mm，現(xiàn)用螺旋測(cè)微器測(cè)量細(xì)絲Ⅱ的直徑，如圖4乙所示，細(xì)絲Ⅱ的直徑為_(kāi)_______mm。圖4甲中的________(填“a”或“b”)是細(xì)絲Ⅱ的衍射圖樣。

圖4

(2)小明在做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，嘗試用單縫和平面鏡做類似實(shí)驗(yàn)。單縫和平面鏡的放置如圖5所示，白熾燈發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為波長(zhǎng)為λ的單色光照射單縫，能在光屏上觀察到明暗相間的干涉條紋。小明測(cè)得單縫與鏡面延長(zhǎng)線的距離為h，與光屏的距離為D，則條紋間距Δx=________。隨后小明撤去平面鏡，在單縫下方A處放置同樣的另一單縫，形成雙縫結(jié)構(gòu)，則在光屏上________(填“能”或“不能”)觀察到干涉條紋。

圖5

【點(diǎn)評(píng)】本題以單縫衍射演示實(shí)驗(yàn)與雙縫干涉學(xué)生實(shí)驗(yàn)為背景，主考螺旋測(cè)微器讀數(shù)、單縫衍射條紋間距決定因素、雙縫干涉條紋間距公式、雙縫干涉條件的考查，突出實(shí)驗(yàn)新情景探究能力、分析綜合能力、遷移應(yīng)用能力的考核，具備相當(dāng)高的整合性與新穎性。

從物理核心素養(yǎng)視角看，突出科學(xué)探究的問(wèn)題(類單縫、類雙縫情景)、證據(jù)(器材讀數(shù))、解釋(區(qū)分衍射圖樣、判斷有無(wú)干涉條紋)及科學(xué)思維中的推理(分析、遷移法)等品質(zhì)與能力的檢測(cè)。

四、計(jì)算題知識(shí)考點(diǎn)歸析及核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)

浙江物理選考必考計(jì)算題共2個(gè)大題，題號(hào)為19、20，分值分別為9分、12分，共計(jì)21分，主要考查必修1、2中力學(xué)主干規(guī)律；加試計(jì)算題2個(gè)大題，題號(hào)22、23，每題10分，共計(jì)20分，主要考查選修3-1、3-2中電學(xué)主干規(guī)律。

表5浙江物理2018年4月選考卷計(jì)算題知識(shí)考點(diǎn)歸析及核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)

題號(hào)問(wèn)題情景主干規(guī)律考點(diǎn)核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)19(9分)企鵝在傾斜冰面奔跑、上滑及下滑①勻變速直線運(yùn)動(dòng)②牛頓第二定律物理觀念(運(yùn)動(dòng)、相互作用觀)科學(xué)思維(建模、推理)20(12分)小球在圓弧、水平軌道運(yùn)動(dòng),后平拋、地面反彈運(yùn)動(dòng)①圓周運(yùn)動(dòng)②動(dòng)能定理③平拋運(yùn)動(dòng)④斜拋運(yùn)動(dòng)⑤等比數(shù)列物理觀念(運(yùn)動(dòng)、相互作用、能量觀)科學(xué)思維(建模、推理、論證)科學(xué)探究(證據(jù)、解釋)22【加試題】(10分)壓力波測(cè)量?jī)x、霍爾元件、霍爾電壓UH-t圖象①洛倫茲力②受力平衡③振幅、頻率物理觀念(物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、相互作用、能量觀)科學(xué)思維(建模、推理)科學(xué)探究(證據(jù)、解釋)23【加試題】(10分)線框先平拋,后穿過(guò)理想邊界磁場(chǎng)區(qū)域①電磁感應(yīng)定律②閉合電路歐姆定律③動(dòng)量定理④能量守恒定律物理觀念(物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、相互作用、能量、動(dòng)量觀)科學(xué)思維(建模、推理)科學(xué)探究(證據(jù)、解釋)

由表5可知，計(jì)算題注重力學(xué)與電學(xué)中重要概念與主干規(guī)律的考核，多過(guò)程、多規(guī)律、大整合、大難度、重能力、重應(yīng)用是其最大特點(diǎn)，著重物理核心素養(yǎng)中的多個(gè)物理觀念、多種科學(xué)思維與科學(xué)探究能力的綜合考查。

【例5】(浙江物理選考2018年4月卷第20題)如圖6所示，一軌道由半徑為2 m的四分之一豎直圓弧軌道AB和長(zhǎng)度可調(diào)的水平直軌道BC在B點(diǎn)平滑連接而成。現(xiàn)有一質(zhì)量為0.2 kg的小球從A點(diǎn)無(wú)初速釋放，經(jīng)過(guò)圓弧上B點(diǎn)時(shí)，傳感器測(cè)得軌道所受壓力大小為3.6 N，小球經(jīng)過(guò)BC段所受的阻力為其重力的0.2倍，然后從C點(diǎn)水平飛離軌道，落到水平地面上的P點(diǎn)，P、C兩點(diǎn)間的高度差為 3.2 m，小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可視為質(zhì)點(diǎn)，且不計(jì)空氣阻力。

圖6

(1)求小球運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)的速度大小；

(2)求小球在圓弧軌道上克服摩擦力所做的功；

(3)為使小球落點(diǎn)P與B點(diǎn)的水平距離最大，求BC段的長(zhǎng)度；

(4)小球落到P點(diǎn)后彈起，與地面多次碰撞后靜止。假設(shè)小球每次碰撞機(jī)械能損失75%，碰撞前后速度方向與地面的夾角相等。求小球從C點(diǎn)飛出到最后靜止所需時(shí)間。

【解析】(1)小球在圓弧B點(diǎn)，由牛頓第三、第二定律及向心力公式得

解得vB=4 m/s

(2)小球從A至B過(guò)程，由動(dòng)能定理得

解得W克f=2.4 J

(3)小球從B至C過(guò)程，由動(dòng)能定理得

小球從C至P過(guò)程做平拋運(yùn)動(dòng)，其水平距離為

故B至P之間的水平距離

則當(dāng)vC=1.6 m/s時(shí)，LBP有最大值，得此時(shí)

LBC=3.36 m

(4)小球運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn)時(shí)的豎直速度

小球每次與地面碰撞機(jī)械能損失75%，碰撞前后速度方向與地面的夾角相等，說(shuō)明每一次碰撞后的反彈速度及其豎直、水平方向的分速度均變?yōu)樵瓉?lái)的1/2，如圖7所示，故碰撞后與碰撞前的豎直分速度有

圖7

小球第1次碰撞后在空中斜拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間

小球第2次碰撞后在空中斜拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間

小球第3次碰撞后在空中斜拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間

結(jié)合等比數(shù)列求和公式，得小球從C點(diǎn)飛出到最后靜止所用時(shí)間為

當(dāng)N→∞時(shí)，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，可得t總=2.4 s。

【點(diǎn)評(píng)】本題以小球多過(guò)程運(yùn)動(dòng)為背景，主考圓周運(yùn)動(dòng)、勻減速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)等經(jīng)典運(yùn)動(dòng)，涉及動(dòng)能定理、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)合成與分解、二次函數(shù)求極值、等比數(shù)列求和等物數(shù)主干規(guī)律，突出物理建模能力、分析綜合能力、數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的檢測(cè)，基礎(chǔ)性、主干性、能力性、綜合性與疑難性完美融合，特別是第(4)問(wèn)，情景復(fù)雜，模型模糊，思維難度大、數(shù)理能力要求極高，區(qū)分度極大，已超越斜拋運(yùn)動(dòng)不要求定量計(jì)算的考綱要求。

從物理核心素養(yǎng)視角看，有效突出了物理觀念中的相互作用觀(向心力)、運(yùn)動(dòng)觀(圓周、勻減速直線、拋體)、能量觀(功能關(guān)系)，及科學(xué)思維中的科學(xué)推理(分析、綜合、歸納、極限法)等核心品質(zhì)與關(guān)鍵能力的考核。

【例6】(浙江物理選考2018年4月卷第23題)【加試題】如圖8所示，在豎直平面內(nèi)建立xOy坐標(biāo)系，在0≤x≤0.65 m、y≤0.40 m范圍內(nèi)存在一具有理想邊界、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。一邊長(zhǎng)l=0.10 m、質(zhì)量m=0.02 kg、電阻R=0.40 Ω的勻質(zhì)正方形剛性導(dǎo)線框abcd處于圖示位置，其中心的坐標(biāo)為(0，0.65 m)?，F(xiàn)將線框以初速度v0=2.0 m/s水平向右拋出，線框在進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中速度保持不變，然后在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，最后從磁場(chǎng)右邊界離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域，完成運(yùn)動(dòng)全過(guò)程。線框在全過(guò)程中始終處于xOy平面內(nèi)，其ab邊與x軸保持平行，空氣阻力不計(jì)。求：

圖8

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?/p>

(2)線框在全過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q；

(3)在全過(guò)程中，cb兩端的電勢(shì)差Ucb與線框中心位置的x坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系。

【解析】(1)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)豎直方向速度

合速度方向與水平方向成45°角。由題意可知線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，水平分速度v0對(duì)豎直邊ad與bc產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相互抵消，豎直分速度vy1對(duì)水平邊ab產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為回路中的有效電動(dòng)勢(shì)，則有

ab邊受到方向向上的有效安培力F=BIl

線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，由受力平衡得F=mg

聯(lián)立解得B=2 T

(2)如圖9所示，線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程(位置1→2)，減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱，則有

Q1=mgl=0.02 J

圖9

線框完全在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程(位置2→3)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，只受重力作用，水平方向以v0勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向以加速度g勻加速直線運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生焦耳熱。

線框從磁場(chǎng)右邊界離開(kāi)過(guò)程(位置3→4)，通過(guò)線框的電荷量為

線框離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程，在水平方向只受到向左的安培力作用，由動(dòng)量定理得

-Blq=mvx4-mv0

線框離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程，由能量守恒定律得

線框離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程，在豎直方向只受到重力作用，由勻加速速度—位移公式得

全過(guò)程總焦耳熱Q=Q1+Q2=0.037 5 J

(3)線框在圖中1、2、3、4位置時(shí)中心橫坐標(biāo)分別為0.4 m、0.5 m、0.6 m、0.7 m

當(dāng)0≤x≤0.4 m，即線框未進(jìn)入磁場(chǎng)前Ucb=0

當(dāng)0.4 m

當(dāng)0.5 m

Ucb=Bv0l=0.4 V

當(dāng)0.6 m

-Blq′=mvx-mv0

解得vx=5(1-x) m/s

【點(diǎn)評(píng)】本題以平拋線框穿過(guò)邊界磁場(chǎng)為背景，主考電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、受力平衡、動(dòng)量定理、能量守恒定律及安培力、焦耳熱、電勢(shì)差等重要規(guī)律與概念，過(guò)程多樣、情景復(fù)雜、模型模糊、綜合性強(qiáng)、思維疑難是其主要特點(diǎn)，突出分析綜合能力與應(yīng)用創(chuàng)新能力的考核，特別是(2)問(wèn)中線框離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程，動(dòng)量定理與能量守恒定律列式繁難，(3)問(wèn)中的多段切割、含源電路求電勢(shì)差均有相當(dāng)難度與區(qū)分度，這種難度設(shè)置有助于高校選拔頂尖人才。

從物理核心素養(yǎng)視角看，突出物理觀念中的物質(zhì)觀(磁場(chǎng))、運(yùn)動(dòng)觀(平拋、運(yùn)動(dòng)分解、切割)、相互作用觀(安培力)、動(dòng)量觀(沖量、動(dòng)量定理)、能量觀(能量轉(zhuǎn)化及守恒)，及科學(xué)思維中的科學(xué)推理(分段分析、綜合法、分類討論法)等優(yōu)秀品質(zhì)與關(guān)鍵能力的考核。

五、提升核心素養(yǎng)的物理選考備考建議

1. 注重基本概念和主干規(guī)律的理解與應(yīng)用，夯實(shí) “物理觀念”素養(yǎng)的根基

涉及運(yùn)動(dòng)觀念的位移、速度、加速度、線速度、角速度、向心加速度等概念，以及勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋與類平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的合成與分解等規(guī)律；涉及相互作用觀念的重力、彈力、摩擦力、合力與分力、向心力、萬(wàn)有引力、靜電力、安培力、洛倫茲力、作用力與反作用力等概念，以及受力分析、力的合成、力的分解、力的平衡、牛頓第二定律、庫(kù)侖定律、左手定則等規(guī)律；涉及功能觀念的功、功率、電功、電功率、機(jī)械能、電勢(shì)能、光子能量等概念，以及動(dòng)能定理、功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律、光電效應(yīng)方程、氫原子躍遷能級(jí)、核反應(yīng)釋放核能等規(guī)律；涉及動(dòng)量觀念的動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律等觀念與規(guī)律；涉及物質(zhì)觀念的電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量等概念，以及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的切割運(yùn)動(dòng)等規(guī)律。以上基本概念與主干規(guī)律，都是選考的高頻熱點(diǎn)考點(diǎn)，注重理解、融會(huì)貫通、強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生“物理觀念”的形成，夯實(shí) “物理觀念” 素養(yǎng)的根基，具有重大的基礎(chǔ)及現(xiàn)實(shí)意義。

2．注重建模、推理及分析綜合能力的培養(yǎng)，著力“科學(xué)思維”素養(yǎng)的發(fā)展

科學(xué)思維是運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的重要保證。備考中要選擇一些密切聯(lián)系生活生產(chǎn)實(shí)際、科技實(shí)驗(yàn)實(shí)際的問(wèn)題，如跑、投、跳、滑等運(yùn)動(dòng)類，火車、飛機(jī)、汽車、過(guò)山車等交通運(yùn)輸類，電磁炮、電磁船、質(zhì)譜儀、加速器、霍爾元件、磁流體發(fā)電機(jī)等科技實(shí)踐類，進(jìn)行分析、思考并求解，以培養(yǎng)物理建模能力。要著重演練一些多過(guò)程、多對(duì)象、多情景、多規(guī)律的綜合計(jì)算題，通過(guò)模型分析、受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、功能分析及動(dòng)量分析，體會(huì)理想化、等效、對(duì)稱、近似、端值、極限等物理研究方法，培養(yǎng)分析、推理及綜合應(yīng)用能力。要高度重視數(shù)學(xué)知識(shí)在物理問(wèn)題中的應(yīng)用，必要時(shí)能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖象進(jìn)行表達(dá)和分析，要特別關(guān)注二次函數(shù)求極值、三角函數(shù)求極值、不等式求極值、正弦定理、余弦定理、等比數(shù)列等數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，著重物數(shù) “科學(xué)思維”素養(yǎng)的全面發(fā)展。

3．重視實(shí)驗(yàn)原理、問(wèn)題、證據(jù)情景的創(chuàng)設(shè)， 促進(jìn)“科學(xué)探究”素養(yǎng)的落實(shí)

浙江物理2018年4月選考卷對(duì)實(shí)驗(yàn)探究能力的考查的最大特點(diǎn)和趨勢(shì)，一是組合、綜合性，每題至少考核2個(gè)實(shí)驗(yàn)，從器材選擇、操作步驟、實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)獲取、結(jié)論解釋進(jìn)行多角度考核；二是源于課本、高于課本，通過(guò)創(chuàng)設(shè)新情景、新任務(wù)，考查遷移能力與創(chuàng)新探究能力。因此在實(shí)驗(yàn)備考中，除了要對(duì)考試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的12個(gè)必考實(shí)驗(yàn)與7個(gè)加試實(shí)驗(yàn)認(rèn)真復(fù)習(xí)外，還需進(jìn)行適度拓展與有機(jī)整合：如木板+小車+打點(diǎn)計(jì)時(shí)器裝置，可以探究哪些實(shí)驗(yàn)，要測(cè)量哪一些物理量？是否都需要平衡摩擦力？如何利用圖象處理數(shù)據(jù)？若用光電門替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器該如何測(cè)量，用氣墊導(dǎo)軌替代木板有什么優(yōu)點(diǎn)？等等。再如，“描繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)與“測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)，如果缺少電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器，可以用什么器材等效替代，能否設(shè)計(jì)一個(gè)既能測(cè)量定值電阻、又能測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的電路圖？只有不斷通過(guò)創(chuàng)設(shè)新問(wèn)題情景，才能有效檢測(cè)實(shí)驗(yàn)探究能力，促進(jìn)學(xué)生“科學(xué)探究”素養(yǎng)的落實(shí)。

4．關(guān)注科技進(jìn)步對(duì)社會(huì)發(fā)展和環(huán)境的影響，增進(jìn)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)的提升

以科技最新進(jìn)展和社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題為背景是近年來(lái)浙江物理選考命題的熱點(diǎn)題源。如2018年4月卷第22題“壓力波測(cè)量?jī)x以霍爾元件”為背景；2017年11月卷第20題以“過(guò)山車運(yùn)動(dòng)”為背景；2016年10月卷第12題以“天空二號(hào)”為背景、第23題以“質(zhì)譜儀”為背景；2016年4月卷第11題以探測(cè)暗物質(zhì)粒子的“悟空”衛(wèi)星為背景、第23題以“電磁噴氣助推火箭發(fā)射”為背景等等。這些滲透“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)的好題，對(duì)物理課堂教學(xué)及備考復(fù)習(xí)產(chǎn)生了良好的引領(lǐng)作用。我們要高度關(guān)切科技發(fā)展的動(dòng)態(tài)與新進(jìn)展，增強(qiáng)科技意識(shí)，理解物理學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的緊密聯(lián)系，加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任的認(rèn)識(shí)，增進(jìn)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)的提升。