2006年高考物理江苏卷评析

2006年高考物理江苏卷评析

‎2006年高考物理江苏卷评析 江苏 徐汉屏（特级教师）‎ ‎2006年高考物理江苏卷，是恢复高考制度以来江苏第三年自主命题的试卷。与前两年相比，今年的试卷结构有了变化，选择题将单项选择和不定项选择分列开来了，并且总题量也增加了一题，为单项选择6题，多项选择5题，总分值减为38分；计算题以中等难度题为主，且出现了论证题；整个试卷的总题量扩展为19题。‎ 试卷的编制大体具有以下特点：‎ 1、 注重基本知识的考查 ‎ 试卷的知识覆盖面广，各试题所涉及的主要知识点有：‎ 单项选择题 第1题（氧气的摩尔质量）——摩尔质量、阿伏加德罗常数 第2题（带电粒子在匀强磁场中的运动）——洛伦兹力、圆周运动 第3题（物体在恒力作用下沿光滑水平面的运动）——位移、功、动能与动量 第4题（氢原子的跃迁）——玻尔理论、能级图、电磁波谱 第5题（气体的自由膨胀）——分子动理论、气体状态变化规律、热力学第一定律与热力学第二定律 第6题（光电效应实验规律的图象）——光电效应的实验规律、爱因斯坦光电效应方程 多项选择题 第7题（气体的状态变化）——分子动理论、内能、热力学第一定律、气体状态变化规律 第8题（理想变压器的动态变化）——理想变压器的电压、电流和功率关系 第9题（光滑水平面上叠放体的往复运动）——简谐运动、摩擦力的功 第10题（抽水蓄能电站）——重力势能、电能、能量转化与守恒定律 第11题（波形叠加）波的图象、波的传播与叠加 实验题 第12题（小球频闪照片与插针法测定玻璃折射率）——速度与加速度的计算、折射定律、实验误差分析 第13题（测量电流表的内阻、改装电流表、测量电源的电动势与内阻）——电流表的改装原理、串并联电路的计算、实验步骤的排序、实验图象的描绘 计算或论述题 第14题（人造卫星）——万有引力定律、向心力公式、匀速圆周运动角速度与周期的关系 第15题（电热式电器）——电路分析、二极管的导电特性、电功与电能的计算 第16题（匀强电场中带电粒子的运动）——电场力的功、电场力做功与电势能变化的关系、牛顿第二定律、运动学公式、动能与电势能的计算 第17题（两弹性球的碰撞）——自由落体运动、平抛运动、运动的合成与分解、动量守恒定律、动量定理 第18题（宇宙中氦的生成）——核反应方程、质量亏损与核能 第19题（匀强磁场中导体棒的运动）——感应电动势、右手定则、闭合电路欧姆定律、电功率、动量定理（或动能定理，或牛顿第二定律）‎ 评析 ‎ 上述试题中，绝大部分为常规题（如第1、2、3、4、7、8、9、10、11、12、14、15、16题），少数为常规题的拓展与加深（如第5、6、13、18、19题）。这些试题所涉及的物理情景，考生都较为熟悉（当然，第19题后两问的求解有一定难度），体现了试卷注重考查物理基本知识的特点。只有第17题涉及两个弹性小球的斜碰，物理情景较为新型，一般考生见得不多。‎ 1、 注重近代物理知识的考查 图1‎ 随着科学的不断发展，物理知识也在不断地更新。试卷在注重考查物理经典知识的同时，也注重了近代物理知识的考查。如第4、6、18题的考查内容就涉及近代物理光学与原子物理知识，紧密联系了近代物理知识。‎ 第4题 氢原子的能级如图1所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62eV ~3.11eV。下列说法错误的是 ‎ A．处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 ‎ B．大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应 ‎ C．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光 ‎ D．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光 评析 本题考查的玻尔理论和能级图，已在经典物理的基础上，加入了近代有关量子论的观念。其分析思路是：‎ 已知可见光的光子能量范围约为1.62eV ~3.11eV，故红外线光子的能量小于1.62eV，而紫外线光子的能量则大于3.11eV。根据玻尔理论，由氢原子的能级图可知，处于n=3能级的氢原子的电离能为1.51eV，小于紫外线光子的能量，故处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离。‎ 大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光子能量小于1.51eV，属于红外线光子的能量范围，故具有显著的热效应。‎ 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出光子的能量为E41=12.75eV，E42=2.55eV，E43=0.66eV，E31=12.09eV，E32=1.89eV，E21=10.2eV，共6种，故可能发出6种不同频率的光；其中，E42、E32属于可见光的光子能量范围，故可能发出2种不同频率的可见光。‎ 可见，本题说法错误的是D选项。‎ 第18题 天文学家测得银河系中氦的含量约为 25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。 ‎ ‎（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（），同时放出2个正电子（）和2个中微子（），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。‎ ‎（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J（即P=1×1037J/s）。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）。‎ ‎（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。‎ ‎（可能用到的数据：银河系质量约为M=3×1041kg，原子质量单位1u=1.66×10-27kg，1u相当于1.5×10-10J的能量，电子质量me=0.0005u，氦核质量mα=4.0026u，氢核质量mp=1.0078u，中微子质量为零。）‎ 评析 本题涉及原子物理中核反应方程的书写、核反应中质量亏损和核能的计算，解答过程并不复杂：‎ ‎（1）‎ ‎（2）‎ 氦的含量 ‎（3）由估算结果可知，远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的。‎ 试题将知识的考核放在判断银河系中氦的主要生成途径的背景中，令人耳目一新。‎ 1、 注重物理知识与现实生活、现代科技相结合的考查 图2‎ 试卷注重理论联系实际，注重物理知识与现实生活、现代科技相结合的考查。如第10题，讨论了抽水蓄能电站中的能量转化问题；第14题，讨论了人造卫星的运行问题；第15题，讨论了电热式电器的电路问题。‎ 第10题 我省沙河抽水蓄能电站自2003年投入运行以来，在缓解用电高峰电力紧张方面，取得了良好的社会效益和经济效益。抽水蓄能电站的工作原理是，在用电低谷时（如深夜），电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中，到用电高峰时，再利用蓄水池中的水发电。如图2，蓄水池（上游水库）可视为长方体，有效总库容量（可用于发电）为V，蓄水后水位高出下游水面H，发电过程中上游水库水位最大落差为d。统计资料表明，该电站年抽水用电为2.4×108 kW·h，年发电量为1.8×108 kW·h。则下列计算结果正确的是（水的密度为ρ，重力加速度为g，涉及重为势能的计算均以下游水面为零势能面） ‎ A．能用于发电的水的最大重力势能 = ‎ B．能用于发电的水的最大重力势能 = ‎ C．电站的总效率达75% ‎ D．该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电（电功率以10 5 kW计）约10h 评析 本题以我省沙河抽水蓄能电站为背景，涉及用于发电的水的最大重力势能、电站的总效率和平均每天发电量的计算，很具实际意义：‎ 由于上游水库蓄水后水位高出下游水面H，上游水库水位最大落差为d，故能用于发电的水的最大重力势能。‎ 电站的总效率。‎ 该电站年发电量为1.8×108 kW·h，日平均发电量为，故该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电（电功率以10 5 kW计）约5h。‎ 本题正确选项为B、C。‎ 图3‎ 第14题 如图3所示，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。 ‎ ‎（1）求卫星B的运行周期。 ‎ ‎（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？‎ 评析 卫星在现代科技中有其重要应用，本题运用万有引力定律、向心力公式及圆周运动的运动学公式不难求解：‎ ‎（1）由万有引力定律和向心力公式得 ‎ 联立解得 ‎ ‎（2）由题意得 而w ‎ 故 ‎ 图4‎ 第15题 电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，他们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同。图4①为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S。‎ ‎（1）当自动开关S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？ ‎ ‎（2）用电器由照明电路供电 (U=220V)，设加热时用电器的电功率为400W，保温时用电器的电动功率为40W，则R1和R2分别为多大？ ‎ ‎（3）若将图4①中的自动开关S换成理想的晶体二极管D，如图4②所示，其它条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能。 ‎ 评析 电热式电器在人们的日常生活中有其重要应用，本题以此为背景，主要考查电路图的识别能力与电路计算能力，答案如下：‎ ‎（1）S闭合，处于加热状态；S断开，处于保温状态。 ‎ ‎（2）由电功率公式得 ‎ 联立解得 1、 注重创新能力的考查 ‎ 图5‎ 试卷注重了创新能力的考查，如第5、6、17题，对考生的信息汲取、知识迁移能力要求较高。‎ 第5题 用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空（如图5①）。现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器（如图5②），这个过程称为气体的自由膨胀。下列说法正确的是 ‎ A．自由膨胀过程中，气体分子只作定向运动 ‎ B．自由膨胀前后，气体的压强不变 ‎ C．自由膨胀前后，气体的温度不变 ‎ D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分 ‎ 评析 教材中提到等压膨胀和等温膨胀，未涉及自由膨胀。试题对自由膨胀的讨论，要求考生有一定的知识迁移能力和创新能力：‎ 根据分子动理论，自由膨胀过程中，气体分子在定向运动的同时，还在做无规则的热运动。‎ 自由膨胀的过程中，气体并没有对外做功，容器又是绝热的，没有发生热交换，根据热力学第一定律，气体的内能不变，故温度不变。‎ 自由膨胀后，气体的体积增大，又温度不变，故压强减小。‎ 根据热力学第二定律，容器中的气体不可能再全部自动回到A部分。‎ 可见，正确选项为C。‎ 图7‎ 电 i t 间 第6题 研究光电效应规律的实验装置如图6所示，以频率为υ的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A作减速运动。光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出。当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数为反向截止电压U0。在下列表示光电效应实验规律的图象（图7）中，错误的是 图6‎ ‎ ‎ 评析 本题中的选项A、D不难从教材介绍的光电效应实验规律作出判断：光电流与入射光的强度成正比，产生光电效应的时间一般不超过10-9s，故选项A、D的图象是正确的。‎ 对于题中的选项B、C，考生须对题中给出的反向截止电压概念有正确的理解，并结合爱因斯坦光电效应方程方能作出判断，要求考生有一定的信息汲取能力和综合分析能力：‎ 由反向截止电压的概念可知选项C的图象也是正确的。‎ 由题意可知 而由爱因斯坦光电效应方程，有 图8‎ 故，与υ不成正比，选项B的图象是错误的。‎ 第17题 如图8所示，质量均为m的 A、B两个弹性小球，用长为2l的不可伸长的轻绳连接。现把A、B两球置于距地面高H处（H足够大），间距为l。当A球自由下落的同时，B球以速度v0指向A球水平抛出。求：‎ ‎（1）两球从开始运动到相碰，A球下落的高度。 ‎ ‎（2）A、B两球碰撞（碰撞时无机械能损失）后，各自速度的水平分量。 ‎ ‎（3）轻绳拉直过程中，B球受到绳子拉力的冲量大小。 ‎ 评析 对于第（1）问，由平抛运动水平方向和竖直方向上的两个分运动，不难求得结果：‎ ‎（1）设A球下落的高度为h ‎ 联立解得 ‎ 对于第（2）问，A、B两球的碰撞为斜碰，而中学物理教材中通常只讨论正碰，这就要求考生根据两球相碰的特点（碰前两球竖直方向的分速度相等，碰撞只改变水平方向的分速度，且无机械能损失），将正碰的规律迁移到斜碰中去，灵活地运用系统水平方向动量守恒和机械能守恒列式求解：‎ ‎（2）由水平方向动量守恒得 ‎ 由机械能守恒得 式中 ，‎ 联立解得 ， ‎ 对于第（3）问，由于轻绳拉直过程中两球的竖直分速度始终相等，B球受到绳子拉力的冲量沿水平方向，故只要求出在轻绳拉直过程中B球水平方向的动量变化即可：‎ ‎（3）由水平方向动量守恒得 图9‎ 1、 注重逻辑推理能力的考查 逻辑推理能力是科学探究中的一项重要的能力。试卷第16题为近几年来江苏卷中首次出现的论述题，试题难度不大，主要考查考生的逻辑思维能力与说理论述能力，‎ 第16题 如图9所示，平行板电容器两极板间有场强为E的匀强电场，且带正电的极板接地。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子（不计重力）从x轴上坐标为x0处静止释放。 ‎ ‎（1）求该粒子在x0处电势能。‎ ‎（2）试从牛顿第二定律出发，证明该带电粒子在极板间运动过程中，其动能与电势能之和保持不变。 ‎ 评析 该题第（1）问由电场力做功及其与电势能变化的关系，不难求得；第（2）问则可有不同的解法：‎ ‎（1）‎ 联立解得 ‎（2）解法一 ‎ 在带电粒子的运动方向上任取一点，设坐标为x ‎ 牛顿第二定律可得 ‎ 由运动学公式得 联立进而求得 ‎（2）解法二 ‎ 在x轴上任取两点x1、x2，速度分别为v1、v2 ‎ 联立得 1、 注重运用图象分析物理问题的考查 ‎ 图10‎ 运用图象可以描述物理情景、表示物理规律、分析物理问题，图象法是研究物理问题的常用方法。试卷多处涉及到图象的应用，如第6、11、13、19题，均与图象有关。‎ 第11题 两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0m/s的速率沿同一直线相向传播，t = 0时刻的波形如图10所示，图中小方格的边长为0.1m。则以下不同时刻，波形正确的是（图11）‎ 图11‎ ‎ ‎ 评析 本题的判断要求考生有一定的空间想象力。由，求出两脉冲波经时间向前传播的距离。在两脉冲波的重叠区域，介质质点的位移等于两脉冲波引起的分振动位移的矢量和，由此画出相应时刻的波形图，可知波形正确的是A、B、D。‎ v0‎ a b 图12‎ 2、 注重微分累积思想方法的考查 ‎ 微分累积的思想方法是物理学的一种基本的研究方法，大学普通物理学应用微积分处理问题，正是基于了这种思想方法。试卷压轴题（第19题）的最后一问，就考查了运用微分累积思想分析物理问题的能力，此问有较大难度，体现了高考选拔人才的需求。‎ 第19题 如图12所示，顶角θ=45°的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向左滑动，导体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r。导体棒与导轨接触点为a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t=0时，导体棒位于顶角O处。求：‎ ‎（1）t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。 ‎ ‎（2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。 ‎ ‎（3）导体棒在0～t时间内产生的焦耳热Q。 （4）若在t0时刻将外力F撤去，导体棒最终在导轨上静止时的坐标x。‎ 评析 本题第（1）（2）问的台阶较低，不难由常规方法求解：‎ ‎（1）0到t时间内，导体棒的位移 t时刻导体棒的长度 导体棒的电动势 回路总电阻 ‎ 电流强度 电流方向 b→a ‎ ‎（2）‎ 第（3）问可由电功率或电阻的线性变化关系，取电功率或电阻的平均值两种方法求解：‎ ‎（3）解法一 t时刻导体棒的电功率 因，故 解法二 t时刻导体棒的电功率 由于I恒定，‎ 因此，‎ 第（4）问可应用微分累积思想，采用动量定理、动能定理或牛顿第二定律多种解法求解如下：‎ 图13‎ F ‎（4）如图13所示，撤去外力后，设任意时刻t导体棒的坐标为x，速度为v，取很短时间或很短距离。‎ 解法一 在内，由动量定理得 扫过面积 ‎ 得 或设滑行距离为d 则 即 解之 （负值已舍去）‎ 得 解法二 在，由动能定理得 ‎ （忽略高价小量）‎ 得 以下解法同解法一 解法三（1）‎ 由牛顿第二定律得 得 以下解法同解法一 解法三（2）‎ 由牛顿第二定律得 得 以下解法同解法二 1、 注重实验思想、方法和数据处理手段的考查 ‎ 实验是物理学的重要组成部分。试卷明确标明的“实验题”有2大题（第12、13题，共含5小题），分别考查了由频闪照片求速度与加速度、插针法测定玻璃折射率、测量电流表的内阻、改装电流表、测量电源的电动势与内阻5个实验，涉及实验思想、方法和数据处理等方面的考查，考查内容丰富，能力要求较高。加上单项选择题6（光电效应实验），涉及实验的试题共26分，占总分的17.2%，可见命题者对实验考查的关注。‎ F O A B C D E 图14‎ 第12题 （1）小球作直线运动时的频闪照片如图14所示。已知频闪周期T=0.1s ，小球相邻位置间距（由照片中的刻度尺量得）分别为OA=6.51cm，AB=5.59cm，BC=4.70cm，‎ ‎ CD=3.80cm，DE=2.89cm，EF=2.00cm。小球在位置A时速度大小vA= m/s，小球运动的加速度大小a= m/s 2。‎ 图15‎ ‎（2）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa’、bb’与玻璃砖位置的关系分别如图15①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa’、bb’为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”），乙同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”），丙同学测得的折射率与真实值相比 。‎ 评析 第（1）题以频闪照片的形式出现，其处理方法与用打点计时器打出的纸带处理方法相同：‎ 由频闪照片可知，小球在位置A时速度大小 ‎ ‎ 由 可得小球运动的加速度大小 对于第（2）题，分别作出以aa’、bb’为界面的光路图和以玻璃砖实际表面为界面的光路图，两者相比即可得出：甲同学测得的折射率与真实值相比偏小，乙同学测得的折射率与真实值相比不变，丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、可能偏小、可能不变。‎ 图16‎ 第13题 现在按图16①所示的电路测量一节旧干电池的电动势E（约1.5V）和内阻r（约20Ω），可供选择的器材如下：‎ 电流表A1、A2（量程0～500μA，内阻约为500Ω），滑动变阻器R（阻值0～100Ω，额定电流1.0A），定值电阻R1（阻值约为100Ω），电阻箱R2、R3（阻值0～999.9Ω），开关、导线若干。‎ 由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装（扩大量程），然后再按图16①电路进行测量。‎ ‎（1）测量电流表A2的内阻 ‎ 按图16②电路测量A2的内阻，以下给出了实验中必要的操作。‎ A．断开S1 ‎ B．闭合S1、S2 ‎ C．按图16②连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，R2调至最大 ‎ D．调节R2，使A1的示数为I1，记录R2的值 ‎ E．断开S2，闭合S3 ‎ F．调节滑动变阻器R，使A1、A2的指针偏转适中，记录A1的示数I1 ‎ 请按合理顺序排列实验步骤（填序号）： 。‎ ‎（2）将电流表A2（较小量程）改装成电流表A（较大量程） ‎ 如果（1）中测出A2的内阻为468.0Ω，现用R2将A2改装成量程为20mA的电流表A，应把R2调为 Ω与A2并联，改装后电流表A的内阻RA为 Ω。‎ ‎（3）利用电流表A、电阻箱R3测电池的电动势和内阻 图17‎ 用电流表A、电阻箱R3及开关S按图16①所示电路测电池的电动势和内阻。实验时，改变R3的值，记录下电流表A的示数I，得到若干组R3、I的数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电池电动势E和内阻r。 ‎ a．请写出与你所作线性图象对应的函数关系式 。 ‎ b．请在图17虚线框内坐标中作出定性图象（要求标明两个坐标轴所代表的物理量，用符号表示）。 ‎ c．图中 表示E。图中 表示r。‎ 评析 第（1）题要求对测量电流表的实验步骤进行合理排序。根据实验原理，合理的操作顺序是CBFEDA。‎ 第（2）题要求计算改装电流表中分流电阻的阻值和改装后电流表的阻值。‎ 由，可得 第（3）题用图线处理数据，要化曲为直，要求较高。‎ 图18‎ 由闭合电路欧姆定律，可得 作出有关物理量的线性图象时，可将上式进行变换，有几种不同的答案：‎ 答案一 a．函数关系式为 图19‎ ‎ b．图象如图18所示 ‎ c．图中直线的斜率表示E，纵轴截距的绝对值表示r 答案二 a．函数关系式为 ‎ b．图象如图19所示 ‎ c．图中直线斜率的倒数表示E，纵轴截距除以斜率表示r 图20‎ R3‎ 答案三 a．函数关系式为 ‎ b．图象如图20所示 ‎ c．图中直线的斜率表示E，纵轴截距的绝对值与RA的差表示r 纵观整份试卷，与前两年江苏自主命题的试卷相比，命题更趋科学、合理，有相当的区分度。试卷体现了高考选拔的功能，对今后的高中物理教学亦将起到很好的引领作用。‎