对2014年一道高考试题的评析

(陕西省宝鸡中学，陕西 宝鸡 721013)

1 原始题目

(2014年新课标卷Ⅰ，19)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运动到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”.据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日.已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则以下判断正确的是( ).

行星地球火星木星土星天王星海王星轨道半径(AU)1.01.55.29.51930

A.各地外行星每年都会出现冲日现象

B.在2015年内一定会出现木星冲日

C.天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半

D.地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短

2 试题解析

图1

假设地外某行星相邻两次冲日的时间间隔为t，如图1所示.

由图和题意得

由以上3式可得

由于T0=1年、r0=1.0AU，所以由上式可知，地外任一行星相邻两次冲日的时间间隔t>T0=1年，故选项A错误.

由t的表达式可知，地外行星的半径r越大，相邻两次冲日的时间间隔t就越短，即海王星相邻两次冲日的时间间隔最短，故选项D正确.

可见，该题的正确选项是B、D.

由试题的解析过程可见，对“行星冲日”的理解是解题的关键，对地外行星相邻两次冲日的时间间隔的计算是解题的重点，对轨道半径的单位——“天文单位(AU)”的灵活应用是解题的难点.

3 试题评价

该题考查的知识点是“万有引力定律及其应用(要求：Ⅱ)”，它是高考的重点知识，也是考试频度最高的热点知识.该题中的关键词有太阳系、行星、圆周运动、地外行星、行星冲日、轨道半径(AU)、相邻两次冲日的时间间隔等，其中行星冲日、天文单位(AU)在高中阶段是不涉及的，但题干中给出了行星冲日的定义，天文单位(AU)虽然未作说明，但由试题的解析过程可知，它对学生的计算和判断没有任何影响.

题目重点考查学生的阅读能力、理解能力、建模能力、灵活应用已有知识解决实际问题的能力、灵活应用数学知识解决物理问题的能力.试题符合《考试大纲》和《考试说明》中“应有较高的信度、效度、必要的区分度和适当的难度”的要求，体现了高考命题的指导思想和新课标理念，对高中物理教学和复习工作具有很好的引领和指导作用.

4 知识链接

行星冲日：当地球恰好运动到某行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”.例如当地球恰好运动到火星和太阳之间时就叫做“火星冲日”，当地球恰好运动到木星和太阳之间时就叫做“木星冲日”…….

天文学家们以地球为基点，把太阳系内的八大行星分为地内行星和地外行星两大类.顾名思义，运行轨道在地球运行轨道以内的行星叫地内行星，包括水星和金星；运行轨道在地球以外的行星叫地外行星，包括火星、木星、土星、天王星、海王星.由行星冲日的概念可知，只有地外行星(火星、木星、土星、天王星、海王星)才会出现冲日现象，而地内行星(水星、金星)则不可能发生冲日现象.

行星在冲日的位置时，当太阳西下时该行星刚从东方地平线升起，至午夜时分天体的地平位置最高，至翌日的日出前该行星才西下，所以该行星整夜皆可见，这时该行星与地球的距离也是在一年中最接近、视直径最大、也最亮.可见，行星冲日前后是观测该行星的好时机.

天文单位(AU)：天体之间的距离遥远，天文学中将地球到太阳的平均距离定义为1个天文单位(英文：Astronomical Unit，简写：AU)，1AU=1.496×108km.