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)計和考點(diǎn)上有很大出入。這道題的第一問讓考生通過計算證明，外力對金屬桿所做的功，與桿上所消耗的電能是相等的。這問比較常規(guī)，只需使用基本電磁感應(yīng)的結(jié)論，計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)電流展開成咱們熟悉的形式，就能看出等量關(guān)系，比較簡單。第二問單就核心考點(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，反過來去推導(dǎo)在電流已知的情況下導(dǎo)體中電子通過的運(yùn)動速度大小，而這一問明顯是在向2013年北京卷最后一題致敬。2013年北京理綜卷24題的第一問便是推導(dǎo)電流微觀的表達(dá)式，在去年曾難倒了無數(shù)人。而通過了一整年的系統(tǒng)訓(xùn)練，考生們對這個電流的微觀表達(dá)式理應(yīng)非常地熟悉，即：I = nqSv。此問要求考生用I去反推v，只要能想到此式，主干的思路就能建立起來。可遺憾的是，如果考生再往后做立刻就會發(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這兩個條件下本問并未給出，并不是已知條件，因此還不能完全將問題解決。這時候我們會發(fā)現(xiàn)，題干通過一個詭異的表格的方式，給了我們兩個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。這兩個常常出現(xiàn)在化學(xué)考試中的條件應(yīng)該會讓不少考生產(chǎn)生錯覺，以為自己回到了物理化學(xué)大綜合題的遠(yuǎn)古時代。殊不知，這便是打開此題大門的鑰匙所在。最近兩年都在考宏觀微觀之間聯(lián)系。無論是電子數(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，此問剩下的思路應(yīng)該分三步走：首先通過導(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數(shù)N，最后由自由電子個數(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。通過上述思考，n和S的問題于是迎刃而解；加上一些簡單的字母運(yùn)算和必要的文字?jǐn)⑹�，把第二問的分�(jǐn)?shù)拿全也不是太難。
而24題的最后一問的難度比它看上去要大得多。好像只是要求考生去計算一個受力，但仔細(xì)一看，此問條件中的第一句話就說得讓人完全摸不著頭腦：“經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為：金屬的電阻來源于定向移動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：“請你展開想象的翅膀，建立起一個電子在金屬導(dǎo)體中不斷運(yùn)動不斷碰撞不斷減速的物理模型，并由此計算金屬離子對電子的平均阻力的大小�！边�能堅持到這兒的考生也應(yīng)該快崩潰了。什么叫建立一個物理模型？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；而在整個的運(yùn)動過程中，不知道到底和多少個離子發(fā)生過碰撞，那我們怎么來算這樣一個平均作用力呢？碰撞，難道入手點(diǎn)是動量嗎？？
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，它所傳遞的每一個微小信息往往都十分的重要�！敖饘俚碾娮鑱碓从诙ㄏ蛞苿拥碾娮优c金屬離子的碰撞。”為什么要出現(xiàn)這樣一句話？碰撞后電子的速度一定會減慢。然后呢？每一個電子的動能一定會降低。再然后呢？每一個電子的.能量會降低，勢必會使得所有自由電子的總動能產(chǎn)生一個可觀的損失。那能量能白白損失嗎？必然是不能的，它只會轉(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朗了。因?yàn)樵诟咧蟹秶兀厦婺莻�問題的答案只會有一個：這些電子損失的總動能只能變成熱量。而這個熱量，便是整個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中曾經(jīng)計算過。對了是第一問。第一問的問題是：“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的第一句話提到電阻，因?yàn)殡娮枵嬲囊饬x，便是對某種導(dǎo)體使電流在其中通過時產(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能，等于所有電子碰撞的產(chǎn)生的平均阻力對他做的負(fù)功大小之和，會通過電流變?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)建起來的同時，平均阻力也被引入方程。簡單的字母計算后變不難算出，f= Bev這個結(jié)論。
回顧一下三道計算題。兩力一電，兩易一難，有直線有圓周有能量有動量，還引入了化學(xué)中常見的條件來嚇唬大家，很有意思。送分題送得痛快，拔高題拔得干脆。不在計算上為難考生，而在理解深度上將考生水平檔次充分拉開，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窮。
五、總結(jié)
總體來說，筆者對這張考卷的評價在前后兩個階段的反差是極為鮮明的：粗略地看一眼時會覺得這張試卷出得過于簡單和循規(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，這張試卷最后達(dá)到的高度很高，但從頭到尾沒有突兀生硬之感，只覺做得十分順暢，說明難度梯次設(shè)置得十分合理，沒有引起考生不必要的劇烈情緒波動。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，每道題都看著簡單，做著順手，從頭到尾沒有特別特別生僻的陌生知識，也沒有認(rèn)為用計算量和難以理解的復(fù)雜模型來人為地設(shè)置不合理的高門檻，但是卻通過對細(xì)節(jié)的雕琢、對原理的吃透、對課內(nèi)課外知識片段的信手摘取、對學(xué)生知識水平和心理狀態(tài)的了若指掌，成功地使得整張試卷在難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，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，以及對于原理、基本公式，實(shí)驗(yàn)設(shè)計與背后邏輯鏈條的考察愈加深刻和透徹。在這樣的趨勢下，“死記硬背模型套路，對物理現(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)，相信在接下來的一年中，所有奮戰(zhàn)在高中物理教學(xué)一線的老師，都會反復(fù)的去對這張試卷進(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)。
作者簡介：
夏夢迪，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
張雯：北京新東方學(xué)校高考物理金牌講師，集團(tuán)培訓(xùn)師，高中物理項(xiàng)目主管
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