剖析高考真題 助力復習備考
——2023年高考物理湖北卷第13題評析與拓展

李中平

(湖北省廣水市第一高級中學)

在新課標物理學科核心素養培養的背景下,以2023年高考湖北卷物理試題為例,通過對高考真題的剖析,一題多變,一題多解,多題歸一,提升學生的科學思維能力。在高考復習備考中,引導學生發現問題,敢于質疑,勇于探索。通過創新試題的呈現方式和設問方式,引導學生從不同角度分析和思考問題,進而提出個性化、創造性的思維和見解。減少死記硬背和機械刷題現象,擴大試題的開放性與靈活度,進一步降低死記硬背和機械刷題。重視對題意的理解和剖析,靈活運用知識分析并解決實際問題的能力。

一、真題再現 一題多解

2023年高考湖北卷物理聚焦學科核心素養,突出高中物理主干知識的考查,強化學科基礎,創新試題呈現形式,深化關鍵能力的考查。例如,第13題考查氣體實驗定律的應用,初看像以往常見的兩部分相關聯氣體研究對象的情境,實則是通過兩個活塞考查單一氣體研究對象的情境,常規之下卻有新意。

(1)最終汽缸內氣體的壓強。

(2)彈簧的勁度系數和添加的沙子質量。

圖1

【解法一】(1)對左右汽缸內封閉的氣體,初態壓強p1=p0

體積V1=SH+2SH=3SH

末態壓強p2

根據玻意耳定律可得p1V1=p2V2

(2)對右邊活塞受力分析可知

mg+p0·2S=p2·2S

對左側活塞受力分析可知

【解法二】設添加的沙子質量為m,彈簧的勁度系數為k

對左右汽缸內所封的氣體,末態壓強

解得mg=kH

體積V1=SH+2SH=3SH

末態壓強p2

根據玻意耳定律可得p1V1=p2V2

二、真題剖析 追本溯源

通過對2023年高考湖北卷物理第13題的剖析,我們對試題情境創設進行追本溯源。不難發現該試題情境是對往年高考真題進行的改編和重組,現將題目呈現如下:

【題目2】(2021·湖南卷·15)(節選)如圖2,兩端開口、下端連通的導熱汽缸,用兩個輕質絕熱活塞(截面積分別為S1和S2)封閉一定質量的理想氣體,活塞與汽缸壁間無摩擦。在左端活塞上緩慢加細沙,活塞從A下降h高度到B位置時,活塞上細沙的總質量為m。在此過程中,用外力F作用在右端活塞上,使活塞位置始終不變。整個過程環境溫度和大氣壓強p0保持不變,系統始終處于平衡狀態,重力加速度為g。下列說法正確的是

( )

圖2

A.整個過程,外力F做功大于0,小于mgh

B.整個過程,理想氣體的分子平均動能保持不變

C.整個過程,理想氣體的內能增大

D.整個過程,理想氣體向外界釋放的熱量小于(p0S1h+mgh)

【答案】BDE

【題目3】如圖3所示,截面積分別為SA=1 cm2、SB=0.5 cm2的兩個上部開口的柱形容器A、B,底部通過體積可以忽略不計的細管連通,A、B兩個汽缸內分別有兩個不計厚度的活塞,質量分別為mA=1.4 kg、mB=0.7 kg。A汽缸內壁粗糙,活塞與汽缸間的最大靜摩擦力為Ff=3 N;B汽缸內壁光滑,且離底部2h高處有活塞銷。當汽缸內充有某種理想氣體時,A、B中的活塞距底部均為h,此時氣體溫度為T0=300 K,外界大氣壓為p0=1.0×105Pa。現緩慢升高氣體溫度,(g取10 m/s2)求:

圖3

(1)當汽缸B中的活塞剛好被活塞銷卡住時,氣體的溫度T1;

(2)當汽缸A中的活塞剛要滑動時,氣體的溫度T2。

解得T1=400 K

活塞要動時,對活塞A

p2SA=p0SA+mAg+Ff

解得p2=2.7×105Pa

T2=450 K

將題目2和題目3稍作改編,就可以改編成2023年高考湖北卷物理第13題。也可以理解為2023年高考湖北卷物理第13題是2021年高考湖南卷物理第15題的變式,近幾年新高考試題注重一題多變、一題多解、一法多用、多題歸一的科學思維,所以復習備考應培養學生多角度、全方位、深層次地去思考問題,增強應變能力。

三、真題拓展 助力備考

高考試題注重考查思維過程,增強了試題的開放性和創造性,鼓勵學生運用創造性、發散性思維,多角度地去解決分析問題,激發學生的創新意識。現將兩道真題改編如下:

圖4

(1)此時汽缸內氣體的壓強。

(2)活塞與左側汽缸間的最大靜摩擦力fm和添加的沙子質量。

解：(1)對左右汽缸內封閉的氣體,初態壓強

p1=p0

體積V1=SH+2SH=3SH

末態壓強p2

根據玻意耳定律可得p1V1=p2V2

(2)對右邊活塞受力分析可知

對左邊活塞受力分析可知

圖5

解：對左右汽缸內所封的氣體

初態壓強p1=p0

體積V1=2S·3h+S·3h=9Sh

設右端活塞上升的距離為x,則末態氣體的體積為V2=2S·2h+S(3h+x)=7Sh+Sx

根據玻意耳定律可得p1V1=p2V2

四、結束語

2023年高考湖北卷的物理試題遵循了教育規律,加強了教考的銜接,注重通用方法,強調了在深刻理解知識的基礎上,融會貫通,靈活應用。引導學生掌握原理內化方法,深層次學習,而不是把精力放在死記硬背和機械刷題上面。試題既鞏固了我們的雙減成果,又對促進課堂改革有積極的導向作用。引導中學的物理教學要重視對作業練習的減量提質,減少機械刷題,提升課堂效率,教師應該注意引導學生求新,采用切實有效的措施來優化和完善日常教學,讓學生具有創新的科學思維方法,進行科學探究和解決問題的意識和習慣,使學生具備較強的綜合素養,有利于國家拔尖創新人才的選拔,未來擔當歷史重任。