从一道考题看物理考试如何精心组题

刘复荣

考试作为一种严格的鉴定知识水平的措施，对于高中教育来说必不可少。而试题的优劣则关乎一次考试能否实现预期目标。

《2014年全国新课标高考物理考试大纲》规定，高考物理在考查知识的同时注重考查能力，通过考核知识及其运用来鉴别考生能力的高低。高考物理科要考核的能力主要包括以下方面：1.理解能力；2.推理能力；3.分析综合能力；4.应用数学处理物理问题的能力；5.实验能力。

我认为下面一道物理题就很好地体现了新课标高考物理考试大纲的要求。

例题：电荷量分别为+q、+q、-q的三个带电小球，分别固定在边长均为L的绝缘三角形框架的三个顶点上，并置于场强为E的匀强电场中，三角形框架的底边与匀强电场平行，如图1所示。若三角形绕穿过其中心O点且垂直于三角形所在平面的轴顺时针转过120°，则在此过程中系统电势能的变化情况为（ ）

A.减少EqL B.增加EqL

C.减少2EqL D.增加2EqL

参考答案：

解：由题可知，两个+q小球逆着电场方向运动，-q小球顺着电场方向运动，电场力对其均做负功，三个小球沿着电场线方向移动的距离分别是L/2，L/2和L，所以初末位置的电势差分别是EL/2，EL/2和EL，电场力做的功之和为：W=W1+W2+W3=-（qEL/2+qEL/2+qEL）=-2qEL，所以系统的电势能增加了2qEL。

分析：要正确解答本题：

1.首先要读清楚题意，知道三角形框架怎么转，转以后成什么样子，各带电小球原来在哪儿，转后到了哪儿：

显然由图可知：转120°以后，A到了B原来的位置，B到了C原来的位置，C到了A原来的位置。

要完成这一步，学生必须具备对文字的理解能力。

2.知道电势能的变化量等于电场力做的功，系统电势能的变化要由电场力对三个带电小球做的功来求。

3.知道电场力做功与路径无关，只与带电小球的电量和它们初末位置电势差有关。虽然小球转过的路径为曲线，但是这与本题无关，只要想法算出三个带电小球初末位置电势差即可。

4.由于是匀强电场，适用公式U=Ed，E已知，因此问题又转化成求d的问题。要抓住关键：d是沿着电场强度方向的距离，不是初末位置连线的长度。

这三步考查了学生的推理能力和分析综合能力。

5.要搞清楚电场力做功的正负问题及与电势能增减的关系。否则题做到这里容易功亏一篑，要么在求电场力对三个小球做的总功时，加减搞错，导致数值错误；要么在选择时不知道是增加还是减少。知道正电荷沿着电场方向运动，电场力推动其运动，做正功；正电荷逆着电场方向运动，电场力阻碍其运动，做负功。相应地，负电荷沿着电场方向运动，电场力阻碍其运动，做负功；负电荷逆着电场方向运动，电场力推动其运动，做正功。只要电场力做正功，系统电势就能减小；做负功，系统电势能增加。

6.知道电场的方向、电场线的方向及正电荷在该点的受力方向是同一个方向。

如果学生具备了以上对应的知识点和能力，能够进行类似分析，则做对本题轻而易举。

另外，本题中要能够准确画出带电小球转后的新位置，能够求出带电小球沿电场线方向移动的距离，就需要比较强的应用数学处理物理问题的能力。

也就是说，本题考查了高考对物理要求的五种能力之中的四个。

从知识角度分析，本题考查了高考要求的以下知识点：

电场强度、电场线、电势、电势差、匀强电场中电势差与电场强度的关系、电势能及功与能的关系。

高考对知识点的要求分为两个层次：

层次Ⅰ.要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用，与课程标准中“了解”和“认识”相当。层次Ⅱ.对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用，与课程标准中“理解”和“应用”相当。

本题重点考查的电场强度、电势差、功与能的关系即为高考对电场一部分知识层次Ⅱ的要求；其余的皆为层次Ⅰ的要求。

这道题对学生在知识和能力要求的高度跟高考持平，所以可以在高三复习时作为选择题或者填空题，在高二检测时作为计算题。

高中物理考试题都应该如这样的题目，难易适度，简洁、高效地考查学生的知识和能力。