聯(lián)系實際，強化探究，建構模型，考查素養(yǎng)

公衍錄

2020年北京市等級考（高考）物理試題，注重聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，關注科技最新發(fā)展成果，突出對模型建構等科學思維的考查，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水平，提高試題的信度，下面舉例說明。

一、試題聯(lián)系實際，關注我國科技最新發(fā)展成果

試題注重以真實的情境呈現(xiàn)問題，引導考生觀察身邊的自然現(xiàn)象，把學過的物理知識應用到實際問題中。使得考生感到物理就在身邊，學習物理能解釋自己身邊發(fā)生的物理現(xiàn)象，能使人類的生活變得更美好。

例1 （第14題）在無風的環(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球心的水平軸轉(zhuǎn)動（如圖1所示）再釋放，則籃球在向下掉落的過程中偏離豎直方向做曲線運動。其原因是，轉(zhuǎn)動的籃球在運動過程中除受重力外，還受到空氣施加的阻力f1和偏轉(zhuǎn)力f2。這兩個力與籃球速度。的關系大致為：f1=k1v2，方向與籃球運動方向相反;f2 =k2v，方向與籃球運動方向垂直。下列說法中正確的是（

）。

A.k1、k2是與籃球轉(zhuǎn)動角速度無關的常量

B.籃球可回到原高度且角速度與釋放時的角速度相同

C.人站得足夠高，落地前籃球有可能向上運動

D.釋放條件合適，籃球有可能在空中持續(xù)一段水平直線運動

審題：轉(zhuǎn)動的籃球在運動過程中，受到方向與運動方向垂直的偏轉(zhuǎn)力f2=k2v作用。

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

解析：如果籃球轉(zhuǎn)動的角速度為零，則籃球不會受到偏轉(zhuǎn)力f2，因此f2=k2v中的k2和角速度有關，選項A錯誤。假設籃球可以回到原高度且角速度與釋放時的角速度相同，則籃球具有與釋放時一樣的機械能。這與籃球因受阻力f1，導致其機械能減少相矛盾，因此假設不成立，選項B錯誤。假設籃球可以沿水平方向做直線運動，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動，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動，選項D錯誤。由排除法可知，本題選C。

答案：C

正確選項C的推導：在籃球下落的過程中，某時刻的受力情況如圖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，即籃球向上運動。

點評：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、力和運動的分解、能量守恒等知識，考查運動和相互作用、能量等物理觀念和科學思維。另外，本套試卷的第3題以5G為背景，第5題以我國首次火星探測任務命名的“天問一號”為背景，第17題通過無人機投放包裹這一真實案例，引導考生密切關注我國的科技前沿，激發(fā)考生的愛國熱情、民族自豪感和使命感，培養(yǎng)考生的科學思想與責任。

二、試題加強了對實驗探究能力的考查

同往年試卷相比，本套試卷中的實驗題分值占比最高，涉及四個學生實驗。

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

A.將1號移至高度h釋放，碰撞后，觀察到2號靜止、3號擺至高度h。若2號換成質(zhì)量不同的小鋼球，重復上述實驗，3號仍能擺至高度h

B.將1、2號一起移至高度h釋放，碰撞后，觀察到1號靜止，2、3號一起擺至高度h，釋放后整個過程機械能和動量都守恒

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

D.將1號和右側(cè)涂膠的2號一起移至高度h釋放，碰撞后，2、3號粘在一起向右運動，未能擺至高度h，釋放后整個過程機械能和動量都不守恒

審題：選項C中的1號右側(cè)涂膠，選項D中的2號右側(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。機械能守恒的條件是只有重力和彈力做功，動量守恒的條件是合力為零。

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

答案：D

點評：本題由牛頓擺演示實驗改編而成，創(chuàng)新點是分析其中一個小球一側(cè)涂膠后再與其他小球碰撞的情況?？疾榕鲎?、動量守恒條件、機械能守恒條件等知識點，考查的核心素養(yǎng)是科學思維和科學探究。需要特別注意的是不能根據(jù)碰撞過程滿足動量守恒定律，而錯誤地認為整個過程滿足動量守恒定律。

三，試卷突出了對模型建構等科學思維的考查

例3 （第19題）如圖4甲所示，真空中有一長直細金屬導線MN，與導線同軸放置一半徑為R的金屬圓柱面。假設導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）可以用下面兩種實驗方案測量出射電子的初速度。

a.在柱面和導線之間，只加恒定電壓。

b.在柱面內(nèi)，只加與導線MN平行的勻強磁場。

當電壓為Uo或磁感應強度為Bo時，剛好沒有電子到達柱面，分別計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弧長為a、長度為6的金屬片，如圖4乙所示。在該金屬片上檢測到出射電子形成的電流為I，電子流對該金屬片的壓強為p。求單位長度導線單位時間內(nèi)出射電子的總動能。

審題：（1）問中“剛好沒有電子到達柱面”;（2）問中“在該金屬片上檢測到出射電子形成的電流為I”。

思路：（1）問，電壓為Uo時剛好沒有電子到達柱面，說明電子的末速度為零;磁感應強度為Bo時剛好沒有電子到達柱面，說明電子的運動軌跡與柱面相切。（2）問，需要把時間t內(nèi)射到金屬片上的電子作為研究對象，利用電流的微觀意義分析求解。

點評：本題的創(chuàng)新點是（2）問，確定單位長度導線單位時間內(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的：地面上某一面積接受太陽輻射功率的球形模型。

例4 （第20題）某試驗列車按照設定的直線運動模式，利用計算機控制制動裝置，實現(xiàn)安全準確地進站停車。制動裝置包括電氣制動和機械制動兩部分。如圖5所示為該列車在進站停車過程中設定的加速度大小a車 隨速度v的變化曲線。

（1）求列車速度從20 m/s降至3 m/s經(jīng)過的時間￡及行進的距離z。

（2）有關列車電氣制動，可以借助如圖6所示的模型來理解。圖中水平平行金屬導軌處于豎直方向的勻強磁場中，回路中的電阻阻值為R，不計金屬棒MN及導軌的電阻。金屬棒MN沿導軌向右運動的過程，對應列車的電氣制動過程，可假設金屬棒MN的運動速度與列車的速度、金屬棒MN的加速度與列車電氣制動產(chǎn)生的加速度成正比。列車開始制動時，其速度和電氣制動產(chǎn)生的加速度大小對應圖5中的P點。論證電氣制動產(chǎn)生的加速度大小隨列車速度變化的關系，并在圖5中畫出圖像。

（3）制動過程中，除機械制動和電氣制動外，列車還會受到隨車速減小而減小的空氣阻力。分析說明：在列車速度從100 m/s減到3 m/s的過程中，在哪個速度附近所需機械制動最強？

（注意：解題過程中需要用到但是題目中沒有給出的物理量，在解題時做必要的說明）

審題：（1）問，列車速度從20 m/s降至3 m/s的過程中，由a-v圖像可知，列車做加速度a0=-0.7 m/s2的勻減速直線運動;（2）問，電氣制動產(chǎn)生的力相當于圖6中金屬棒MN受到的安培力;（3）問，制動過程中，列車受到機械制動力、電氣制動力和空氣阻力的作用。

點評：本題把列車電氣制動的原理簡化為金屬棒在磁場中的運動模型。本題的創(chuàng)新點在于給出的a-v圖像是考生陌生的，且（3）問考查考生定性解答物理問題的能力。另外，本套試卷的第2題考查氫原子的結構模型，第7題考查點電荷形成的電場模型，第10題考查分子間的作用力模型，第17題考查平拋運動模型等。

備考建議 2020年北京市等級考（高考）物理試題注重考查考生的物理觀念，體現(xiàn)了基礎性;關注我國科技最新發(fā)展成果，聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，體現(xiàn)了應用性;加強了對科學探究能力的考查，體現(xiàn)了創(chuàng)新性;突出了模型建構等科學思維的考查，體現(xiàn)了綜合性。很好地落實了教育部考試中心提出的“一體四層四翼”的命題要求。同學們在高三復習備考的過程中，一定要在牢固掌握基礎知識、基本規(guī)律的前提下，適時關注生活、生產(chǎn)、科技創(chuàng)新等，逐步培養(yǎng)靈活運用理論知識解決實際問題的能力。

（責任編輯 張巧）