解碼浙江物理選考3年5卷加試選擇題與實驗題

浙江 賈方征

浙江物理選考加試部分滿分30分，其中加試選擇題為不定項選擇，3個小題，共6分，具有重教材、重基礎(chǔ)、多個考點、多維整合等特點，主要考查選修3—4、3—5中的基本概念與基本規(guī)律等學(xué)科素養(yǎng)。加試實驗1題，共4分，具有回歸教材、注重實驗原理與操作技能的考查，突出實驗創(chuàng)新素能考核等特點，主要考查選修3—2、3—4、3—5中某一個實驗，或同時考查其中的兩個實驗。選考加試選擇題與實驗題總分值10分，考試難度適中，但學(xué)生實際得分并不理想，可能與老師重視程度不夠，授課速度過快，學(xué)生沒有足夠時間理解與鞏固有關(guān)。因此思想重視，明晰趨勢，精準講練，化解難疑，是我們提升其備考效能的應(yīng)有之舉。

一、浙江物理選考3年5卷加試選擇題多重解碼及備考方略

1.典題賞析

【例1】(浙江2017年4月物理選考卷加試題15)一列向右傳播的簡諧橫波，當(dāng)波傳到2.0 m處的P點時開始計時，該時刻波形如圖1所示。t=0.9 s時，觀測到質(zhì)點P第三次到達波峰位置。下列說法正確的是

( )

圖1

A.波速為0.5 m/s

B.經(jīng)1.4 s質(zhì)點P運動的路程為70 m

C.t=1.6 s時，x=4.5 m處的質(zhì)點Q第三次到達波谷

D.與該波發(fā)生干涉的另一列簡諧橫波的頻率一定為2.5 Hz

【答案】BCD

【評析】本題主要考查波的圖象，波的生成過程，波長、頻率和波速的關(guān)系，質(zhì)點振動路程，干涉條件等知識點。問題典型，難度中等，適度綜合，著重認識理解能力、建立模型能力、分析綜合能力與應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的考核。

( )

C.若a、b都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子最大初動能之差Eka-Ekb=εb(k-1)

D.若a、b是由處于同一激發(fā)態(tài)的原子躍遷到a態(tài)和b態(tài)時產(chǎn)生的，則a、b兩態(tài)能級之差Ea-Eb=εb(k-1)

【答案】BC

【評析】本題主要考查光子能量、光子動量等概念，以及雙縫干涉條紋間距公式、光電效應(yīng)方程、電子躍遷能級等核心規(guī)律，重在關(guān)聯(lián)性概念的理解及分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的考核。

2.真題解碼

表1：浙江物理選考加試選擇題3年5卷真題考點歸析

續(xù)表

(1)考點解碼。物理選修3—4、3—5加試部分共有44個考點，其中以下13個c級(簡單應(yīng)用)考點考查頻度較高：玻爾原子模型(電子躍遷)5卷5考，波長、頻率和波速5卷4考，光的粒子性(光電效應(yīng))5卷4考，光的干涉(雙縫干涉)5卷4考，光的折射5卷2考，放射性元素的衰變5卷3考，核裂變5卷2考，結(jié)合能5卷2考，核聚變5卷1考，簡諧運動的描述(振動圖象)5卷1考，單擺5卷1考，粒子的波動性(德布羅意波長)5卷1考，電磁振蕩5卷1考。以下2個b級(理解)考點也常考：波的圖象5卷2考，波的干涉5卷2考。

(2)能力解碼。主要考查認識理解能力(如α、β、γ三種射線本質(zhì)，半衰期與臨界角概念，機械波波速與頻率的決定因素，裂變與聚變的方程、條件與應(yīng)用等)，分析綜合能力(如a、b兩種光能量、動量、波速、波長、頻率、折射率、條紋間距的比較)，應(yīng)用數(shù)學(xué)能力(如利用雙縫干涉原理計算光的波長，介質(zhì)中質(zhì)點振動路程的計算，光電子最大初動能、德布羅意波長的計算，核反應(yīng)中質(zhì)量虧損與結(jié)合能的計算)。

(3)趨勢解碼。多個考點的整合，多個對象的比較，多種情景的剖析，多個概念的區(qū)分，多個規(guī)律的應(yīng)用，多個物理量的計算，是浙江物理加試選擇題命題趨勢的最大動向。

(4)背景解碼。許多概念與規(guī)律的認識理解，如半衰期的理解，裂變、聚變的方程和條件的判定等，直接源自教材正文；有些題目直接源于教材經(jīng)典實驗，如光電效應(yīng)實驗、光的雙縫干涉實驗等；還有一些源于教材的“問題與練習(xí)”的變式，如兩單擺的振動圖象，水波的干涉圖樣，坦克玻璃磚的折射光路等。

3.備考方略

(1)基礎(chǔ)考點，精準識別

對考試標準中a、b及部分c級要求的知識點，如α、β、γ三種射線的本質(zhì)、特性及應(yīng)用；紅外線、紫外線、X射線、γ射線的特性與應(yīng)用實例；機械波(聲波)與電磁波(光波)的相同點與不同點；雨后彩虹、肥皂泡呈現(xiàn)彩紋、隔著羽毛看燈絲彩紋的成因；光導(dǎo)纖維、全息攝影、3D電影的工作原理；折射率、臨界角、半衰期、結(jié)合能等概念；全反射條件、干涉條件、明顯衍射條件、多普勒效應(yīng)條件、共振條件、發(fā)射電磁波條件、核力作用條件、裂變條件、聚變條件；機械波的波速與周期、單擺簡諧運動的周期、LC振蕩電路的周期的決定因素與無關(guān)因素；核反應(yīng)中衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變方程式的判定等，這些基礎(chǔ)性的考點，通過列表對比，區(qū)分異同，做到了然于胸，精準識別。

(2)核心考點，融會貫通

針對多概念整合、多規(guī)律融合的命題特點，理清概念之間的異同，貫通規(guī)律之間的聯(lián)系，是備考的有效舉措。如紅光與紫光等單色光在同一玻璃介質(zhì)中的頻率、折射率、波速、波長、臨界角及干涉條紋間距的大小，通過歸納對比(見表2)，做到知其一推知其全貌。

表2：不同單色光在同一玻璃介質(zhì)中物理量大小對比

明晰上表各物理量之間的大小關(guān)系，有助于快速比較圖2中a、b單色光在玻璃介質(zhì)中相關(guān)量的大小。

圖2

又如，光的粒子性與波動性中涉及多個物理量與物理規(guī)律，理清它們之間的聯(lián)系(見圖3)，有利于快速判斷并求解相關(guān)問題。

圖3 涉及光的物理量與物理規(guī)律

再如，光電效應(yīng)中光電子的最大初動能、最大初速度、最大動量、德布羅意波長及遏止電壓等物理量關(guān)聯(lián)性強(見圖4)，明晰它們的關(guān)系式，有益于提升解題效能。

圖4 涉及光電子的物理量與物理規(guī)律

(3)疑難考點，適度拓展。

對某些內(nèi)涵豐富的疑難考點，可作適度深化與拓展。例如，波動問題因傳播時間的周期性、空間的周期性及傳播方向的雙向性，導(dǎo)致結(jié)果多解。熱點題型有圖5所示的“雙波形”(已知t1、t2時刻的波形圖，求該波可能的周期、波速)、“雙質(zhì)點”(已知間距一定的質(zhì)點a、b的振動圖象，求該波可能的波長、波速)兩種。剖析這種多情景、多對象的問題，有助于學(xué)生分析綜合應(yīng)用能力的提高。

圖5

又如，光電效應(yīng)中的三種圖象(見表3)，涉及物理與數(shù)學(xué)的綜合推理能力，可從函數(shù)關(guān)系式及截距、斜率方面進行系統(tǒng)剖析。對同一光電管的I-U圖象中光子a、b，可從Uc、Ek、ε、p、ν、λ、Δx的大小定性比較。

表3：光電效應(yīng)三種圖象的對比

再如，玻爾原子模型，特別是電子躍遷問題，是選考加試的熱點課題，幾乎逢卷必考，且考查角度多(見表4)，研究對象多，綜合性強，并時常與光電效應(yīng)、雙縫干涉及光子能量、動量相整合。

表4：一群處于n=4氫原子自發(fā)躍遷的規(guī)律

二、浙江物理選考3年5卷加試實驗題多重解碼及備考方略

1.典題賞析

【例3】(浙江2017年11月物理選考卷加試題21)在“測定玻璃的折射率”實驗時：

(1)下列說法正確的是________;

A.入射角越大，誤差越小

B.在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼著光學(xué)面畫出界面

C.實驗時既可以用量角器，也可以用圓規(guī)和直尺等工具進行測量

D.判斷像與針是否在同一直線時，應(yīng)該觀察大頭針的頭部

(2)小明同學(xué)在插針時玻璃磚的位置如圖6所示。根據(jù)插針與紙上已畫出的界面確定入射點與出射點，依據(jù)上面操作所測得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不變”)；

圖6 圖7

(3)小明同學(xué)經(jīng)正確操作后，在紙上留下四枚大頭針的位置P1、P2、P3和P4，AB和CD是描出的玻璃磚的兩個邊，如圖7所示。請在紙上畫出光路圖。

【答案】(1)C (2)偏小 (3) 略

【評析】(1)BD項考查規(guī)范操作能力，A項考查誤差分析能力，C項考查實驗原理與方案設(shè)計能力；(2)考查異常情形下的分析探究能力；(3)考查光路規(guī)范作圖能力。

【例4】(浙江物理選考2017年4月卷加試題21)(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗，必須要選用的是________(多選)。

A．有閉合鐵芯的原副線圈；

B．無鐵芯的原副線圈；

C．交流電源；

D．直流電源；

E．多用電表(交流電壓擋)

F．多用電表(交流電流擋)

用匝數(shù)na=60匝和nb=120匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如下表。

Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98

根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是________(填“na”或“nb”)

圖8

(2)如圖8所示的裝置做“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”實驗，磁體從靠近線圈的上方靜止下落。當(dāng)磁體運動到圖8所示位置時，流過線圈的感應(yīng)電流方向從________(填“a到b”或“b到a”)。在磁體穿過整個線圈的過程中，傳感器顯示的電流i隨時間t的圖象應(yīng)該是________。

【答案】(1)ACEnb(2)b到aA

【評析】(1)主要考核實驗器材選擇及數(shù)據(jù)分析探究能力；創(chuàng)新點在電壓比與匝數(shù)比不相等，考查非理想(有漏磁、鐵芯發(fā)熱)變壓器的實際工作原理。(2)主要考核感應(yīng)電流方向及圖象的分析探究能力，創(chuàng)新點體現(xiàn)在對課本基礎(chǔ)實驗的深化上。

2.真題解碼

表5：浙江物理選考加試實驗題3年5卷真題考點歸析

(1)題源解碼。按考試標準要求，物理選修3—2、3—4、3—5加試實驗共有7個，其中以下5個均已經(jīng)考過：“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系”5卷3考；“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”“測定玻璃的折射率”“用雙縫干涉測量光的波長”都是5卷1考。未曾考過的是“探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件”“探究碰撞中的不變量”2個實驗。“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系(同時練習(xí)使用螺旋測微器)”實驗已由原來的加試變更為必考要求。

(2)能力解碼。主要考查實驗原理與方案的理解及設(shè)計能力(如用量角器或圓規(guī)、直尺測量玻璃的折射率)，實驗器材的讀數(shù)、選用和使用能力(如游標卡尺與螺旋測微器的讀數(shù)，變壓器實驗中變壓器、電源與電壓表的選用)，還有實驗步驟與儀器的規(guī)范操作能力，實驗數(shù)據(jù)的分析、處理、作圖及計算能力，異常情形下的誤差分析、探究與創(chuàng)新能力。

(3)趨勢解碼。加試實驗組題方式單考1個實驗的5卷2考，考1+1實驗組合的5卷3考。回歸教材實驗，呈現(xiàn)真實情景，注重實驗原理，突出操作技能，強調(diào)創(chuàng)新素能的考查，是浙江加試實驗命題的特有亮點。熱點實驗可以換一個角度再考，“探究碰撞中的不變量”等冷點實驗應(yīng)當(dāng)關(guān)注。

(4)難度解碼。加試實驗考查題型有選擇題、填空題、作圖題及問答題等多種形式，難度系數(shù)在0.50～0.60之間。

3．備考方略

(1)對照要求，逐條落實

鑒于命題考查無死角及同一實驗可以從不同角度進行多次考查的原則，故在備考中對考試標準中的每一個加試實驗，都要按學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見要求，逐條加以落實。如“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實驗，需理解并掌握以下問題：

①明模型。明晰單擺模型的特點：擺球(帶孔小鋼球)；擺線(長約1 m、輕質(zhì)無彈性)；擺角(小于10°)。

②會測量。會測擺長(懸點到球重心距離)；會測周期(知道平衡位置計時位置，會用秒表測定30～50次全振動時間t)；會讀數(shù)(毫米刻度尺、游標卡尺、秒表)。

(2)洞悉原理，關(guān)注細節(jié)

領(lǐng)悟?qū)嶒炘恚煜嶒灧桨福髁瞬僮骷寄?，注重細?jié)考查，是加試實驗備考的基本要求。如圖9所示的“用雙縫干涉測量光的波長”實驗，在原理感悟與細節(jié)操作方面應(yīng)達成：

圖9

①重細節(jié)。知道裝置中各元件的名稱及安裝順序；知道濾光片、單縫和雙縫的作用。具備實驗裝置的調(diào)整技能，如光源、濾光片、單縫、雙縫的中心位于遮光筒的軸線上；雙縫與單縫平行；調(diào)整分劃板位置使分劃板中心刻線位于光屏中央等。知道調(diào)整不到位，會出現(xiàn)條紋看不見或模糊不清現(xiàn)象。

②悉原理。掌握測量頭中螺旋測微器或游標卡尺的讀數(shù)方法；能求解相鄰條紋間距；能根據(jù)公式計算光的波長；能分析影響條紋間距的相關(guān)因素；知道白光干涉條紋的分布特點；能區(qū)分干涉與衍射圖樣。

(3)熱冷兼顧，著力創(chuàng)新

熱點不回避，冷點要留意，是加試實驗備考的應(yīng)有理念。因為實驗總分值少，又可能出組合型題目，所以曾經(jīng)考過的實驗，還有未曾考過的實驗，都要用心復(fù)習(xí)，全面準備。

①重?zé)狳c。如“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗，是交變電流章節(jié)的熱門考點，我們?nèi)砸獜膶嶒炘?、器材選用、電路連接、數(shù)據(jù)分析、誤差成因等方面加以備考。

②顧冷點。對物理選修3—2中未曾考過的“探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件”實驗，有圖10所示的兩種裝置與方案，本實驗還可同時“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”，綜合楞次定律加以考查，實驗前除了要查清流入靈敏電流計的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系外，還要查清兩個線圈的繞制方向。

圖10

再如“探究碰撞中的不變量”實驗，未曾考的主因是“動量定理”“動量守恒定律”與“碰撞”考點多在加試計算題中高頻呈現(xiàn)。根據(jù)兩者分值均等原則，碰撞中動量守恒也可能在實驗題中出現(xiàn)。

圖11 圖12

探究碰撞中動量守恒的實驗裝置有多種，圖11、12是最經(jīng)典的兩種，無論采用何種方案，都需要用天平測質(zhì)量，差異在于速度的測法(平拋水平位移替代、紙帶法、光電門法等)不同。每一種裝置都要明了器材選擇、裝置調(diào)整、測量的物理量，以及驗證動量守恒的關(guān)系式，同時要高度關(guān)注操作要領(lǐng)及注意事項，突顯實驗原理、操作技能、數(shù)據(jù)處理運算及異常情形創(chuàng)新能力的考查。