北京卷高考物理超全详解：亮点不断新意迭出(3)
北京卷高考物理超全详解：亮点不断新意迭出(3)最后咱们来一同看看24题压轴题。这题使用了电磁感应单棒导轨模型达到稳态匀速之后的情景作为基础，乍看与2014年西城一模长得完全一样。但细看便能发现，这两题只是所使用的情景和图片相同，形似而已，在整体设计和考点上有很大出入。这道题的第一问让考生通过计算证明，外力对金属杆所做的功，与杆上所消耗的电能是相等的。这问比较常规，只需使用基本电磁感应的结论，计算下恒定外力做功和焦耳热，并分别将两者中的安培力和感应电流展开成咱们熟悉的形式，就能看出等量关系，比较简单。第二问单就核心考点而言，其实也并不是特别复杂。题目要求考生使用现有条件，反过来去推导在电流已知的情况下导体中电子通过的运动速度大小，而这一问明显是在向2013年北京卷最后一题致敬。2013年北京理综卷24题的第一问便是推导电流微观的表达式，在去年曾难倒了无数人。而通过了一整年的系统训练，考生们对这个电流的微观表达式理应非常地熟悉，即：I = nqSv。此问要求考生用I去反推v，只要能想到此式，主干的思路就能建立起来。
可遗憾的是，如果考生再往后做立刻就会发现：I等于nqSv或者neSv，I和e是已知条件，而速度v是我们要求的，但是电子的数密度n，以及导体的横截面积S这两个条件下本问并未给出，并不是已知条件，因此还不能完全将问题解决。这时候我们会发现，题干通过一个诡异的表格的方式，给了我们两个在物理考试中较少出现的条件：一是阿伏伽德罗常数Na=6.02×10^23，二是该导体的摩尔质量。这两个常常出现在化学考试中的条件应该会让不少考生产生错觉，以为自己回到了物理化学大综合题的远古时代。殊不知，这便是打开此题大门的钥匙所在。最近两年都在考宏观微观之间联系。无论是电子数密度n，还是mol，往往都是解决这类题目的关键。因为在题目中它们其实都是起到了类似的作用：连通宏观微观世界的桥梁。因此，此问剩下的思路应该分三步走：首先通过导线的质量m去除以摩尔质量，得到原子和电子的摩尔数，然后再用摩尔数去乘以阿伏加德罗常数，得到所有自由电子个数N，最后由自由电子个数N和电流微观表达式的意义发现，它其实是和nSl相等的。通过上述思考，n和S的问题于是迎刃而解；加上一些简单的字母运算和必要的文字叙述，把第二问的分数拿全也不是太难。
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而24题的最后一问的难度比它看上去要大得多。好像只是要求考生去计算一个受力，但仔细一看，此问条件中的第一句话就说得让人完全摸不着头脑：“经典物理学认为：金属的电阻来源于定向移动的电子与金属离子的碰撞。”可以想象绝大多数学生看后不知道这句话是什么意思有什么作用。紧接着，题目又说：“请你展开想象的翅膀，建立起一个电子在金属导体中不断运动不断碰撞不断减速的物理模型，并由此计算金属离子对电子的平均阻力的大小。”还能坚持到这儿的考生也应该快崩溃了。什么叫建立一个物理模型？关电阻什么事儿？以及，电子和一堆离子发生碰撞，每次都是一瞬间；而在整个的运动过程中，不知道到底和多少个离子发生过碰撞，那我们怎么来算这样一个平均作用力呢？碰撞，难道入手点是动量吗？？
恰恰相反，入手点不是“碰撞”二字，而应是“电阻”。压轴题和前两题不同，它往往是一个有机的整体，是不可能彼此之间相互脱节的，它所传递的每一个微小信息往往都十分的重要。“金属的电阻来源于定向移动的电子与金属离子的碰撞。”为什么要出现这样一句话？碰撞后电子的速度一定会减慢。然后呢？每一个电子的动能一定会降低。再然后呢？每一个电子的.能量会降低，势必会使得所有自由电子的总动能产生一个可观的损失。那能量能白白损失吗？必然是不能的，它只会转移或者转化掉。能转化成什么呢？
想到这里，此题的前景就豁然开朗了。因为在高中范围呢，上面那个问题的答案只会有一个：这些电子损失的总动能只能变成热量。而这个热量，便是整个电路中电阻所消耗的焦耳热。再进一步思考，焦耳热似乎好像在哪一问中曾经计算过。对了是第一问。第一问的问题是：“麻烦你证明恒定外力F做功与金属杆产生的电热是相等的”。那么如果你能想到这里，一整条通畅的逻辑线就已然浮现在了你的脑海中。为啥在这道题第三问的第一句话提到电阻，因为电阻真正的意义，便是对某种导体使电流在其中通过时产生热量的能力的一种量度。而提到电阻其实就是在暗示大家，所有的这些电子损失的动能，等于所有电子碰撞的产生的平均阻力对他做的负功大小之和，会通过电流变为焦耳热；而焦耳热的大小等于恒定外力做功的大小。这四种功或能的大小是彼此相等的。这样，在等量关系构建起来的同时，平均阻力也被引入方程。简单的字母计算后变不难算出，f= Bev这个结论。
回顾一下三道计算题。两力一电，两易一难，有直线有圆周有能量有动量，还引入了化学中常见的条件来吓唬大家，很有意思。送分题送得痛快，拔高题拔得干脆。不在计算上为难考生，而在理解深度上将考生水平档次充分拉开，梯度设置得非常合理。24题在13年北京真题和14年西城海淀一二模的基础上继续推陈出新，把简单模型背后的原理挖得淋漓尽致入木三分，让人倍感酣畅之余又回味无穷。
五、总结
总体来说，笔者对这张考卷的评价在前后两个阶段的反差是极为鲜明的：粗略地看一眼时会觉得这张试卷出得过于简单和循规蹈矩，且拼凑痕迹重，似乎是偷懒之作；而学生在考后普遍反映，这张试卷最后达到的高度很高，但从头到尾没有突兀生硬之感，只觉做得十分顺畅，说明难度梯次设置得十分合理，没有引起考生不必要的剧烈情绪波动。而在仔细解析研读之后，笔者更能慢慢地品出这份真题字里行间中很多看似不经意，其实极为用心之处。通览全卷，每道题都看着简单，做着顺手，从头到尾没有特别特别生僻的陌生知识，也没有认为用计算量和难以理解的复杂模型来人为地设置不合理的高门槛，但是却通过对细节的雕琢、对原理的吃透、对课内课外知识片段的信手摘取、对学生知识水平和心理状态的了若指掌，成功地使得整张试卷在难度仅仅略升的前提下提供了良好的区分度。2014年的北京高考物理试题中充满了一种理性充斥的韧性与举重若轻的闲适。而透过它们，我们看到的是命题人们高超的学术造诣和深厚的教学积淀。毋庸置疑，这是近五年来，北京市的高考物理试题中水准最高的一份题。
在最近几年中间，北京的物理高考试题逐渐体现出了下列特点：计算难度逐年下降，越加贴近课本，与实际生活和工业生产结合的更为紧密，以及对于原理、基本公式，实验设计与背后逻辑链条的考察愈加深刻和透彻。在这样的趋势下，“死记硬背模型套路，对物理现象和物理原理不求甚解，知其然不知其所以然”之类的学习方法，即将被这样的试题彻底淘汰。有着这样一套难得的好题作为风向标，相信在接下来的一年中，所有奋战在高中物理教学一线的老师，都会反复的去对这张试卷进行研究，从中我们也必将收获备战2015年高考所必备的许多宝贵经验。
作者简介：
夏梦迪，北京新东方学校高考物理金牌讲师，集团培训师，高中项目经理
张雯：北京新东方学校高考物理金牌讲师，集团培训师，高中物理项目主管
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