剖析高考真题 助力复习备考——2023年高考物理湖北卷第13题评析与拓展

李中平

(湖北省广水市第一高级中学)

在新课标物理学科核心素养培养的背景下,以2023年高考湖北卷物理试题为例,通过对高考真题的剖析,一题多变,一题多解,多题归一,提升学生的科学思维能力。在高考复习备考中,引导学生发现问题,敢于质疑,勇于探索。通过创新试题的呈现方式和设问方式,引导学生从不同角度分析和思考问题,进而提出个性化、创造性的思维和见解。减少死记硬背和机械刷题现象,扩大试题的开放性与灵活度,进一步降低死记硬背和机械刷题。重视对题意的理解和剖析,灵活运用知识分析并解决实际问题的能力。

一、真题再现 一题多解

2023年高考湖北卷物理聚焦学科核心素养,突出高中物理主干知识的考查,强化学科基础,创新试题呈现形式,深化关键能力的考查。例如,第13题考查气体实验定律的应用,初看像以往常见的两部分相关联气体研究对象的情境,实则是通过两个活塞考查单一气体研究对象的情境,常规之下却有新意。

(1)最终汽缸内气体的压强。

(2)弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。

图1

【解法一】(1)对左右汽缸内封闭的气体,初态压强p1=p0

体积V1=SH+2SH=3SH

末态压强p2

根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2

(2)对右边活塞受力分析可知

mg+p0·2S=p2·2S

对左侧活塞受力分析可知

【解法二】设添加的沙子质量为m,弹簧的劲度系数为k

对左右汽缸内所封的气体,末态压强

解得mg=kH

体积V1=SH+2SH=3SH

末态压强p2

根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2

二、真题剖析 追本溯源

通过对2023年高考湖北卷物理第13题的剖析,我们对试题情境创设进行追本溯源。不难发现该试题情境是对往年高考真题进行的改编和重组,现将题目呈现如下:

【题目2】(2021·湖南卷·15)(节选)如图2,两端开口、下端连通的导热汽缸,用两个轻质绝热活塞(截面积分别为S1和S2)封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙,活塞从A下降h高度到B位置时,活塞上细沙的总质量为m。在此过程中,用外力F作用在右端活塞上,使活塞位置始终不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变,系统始终处于平衡状态,重力加速度为g。下列说法正确的是

( )

图2

A.整个过程,外力F做功大于0,小于mgh

B.整个过程,理想气体的分子平均动能保持不变

C.整个过程,理想气体的内能增大

D.整个过程,理想气体向外界释放的热量小于(p0S1h+mgh)

【答案】BDE

【题目3】如图3所示,截面积分别为SA=1 cm2、SB=0.5 cm2的两个上部开口的柱形容器A、B,底部通过体积可以忽略不计的细管连通,A、B两个汽缸内分别有两个不计厚度的活塞,质量分别为mA=1.4 kg、mB=0.7 kg。A汽缸内壁粗糙,活塞与汽缸间的最大静摩擦力为Ff=3 N;B汽缸内壁光滑,且离底部2h高处有活塞销。当汽缸内充有某种理想气体时,A、B中的活塞距底部均为h,此时气体温度为T0=300 K,外界大气压为p0=1.0×105Pa。现缓慢升高气体温度,(g取10 m/s2)求:

图3

(1)当汽缸B中的活塞刚好被活塞销卡住时,气体的温度T1;

(2)当汽缸A中的活塞刚要滑动时,气体的温度T2。

解得T1=400 K

活塞要动时,对活塞A

p2SA=p0SA+mAg+Ff

解得p2=2.7×105Pa

T2=450 K

将题目2和题目3稍作改编,就可以改编成2023年高考湖北卷物理第13题。也可以理解为2023年高考湖北卷物理第13题是2021年高考湖南卷物理第15题的变式,近几年新高考试题注重一题多变、一题多解、一法多用、多题归一的科学思维,所以复习备考应培养学生多角度、全方位、深层次地去思考问题,增强应变能力。

三、真题拓展 助力备考

高考试题注重考查思维过程,增强了试题的开放性和创造性,鼓励学生运用创造性、发散性思维,多角度地去解决分析问题,激发学生的创新意识。现将两道真题改编如下:

图4

(1)此时汽缸内气体的压强。

(2)活塞与左侧汽缸间的最大静摩擦力fm和添加的沙子质量。

解：(1)对左右汽缸内封闭的气体,初态压强

p1=p0

体积V1=SH+2SH=3SH

末态压强p2

根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2

(2)对右边活塞受力分析可知

对左边活塞受力分析可知

图5

解：对左右汽缸内所封的气体

初态压强p1=p0

体积V1=2S·3h+S·3h=9Sh

设右端活塞上升的距离为x,则末态气体的体积为V2=2S·2h+S(3h+x)=7Sh+Sx

根据玻意耳定律可得p1V1=p2V2

四、结束语

2023年高考湖北卷的物理试题遵循了教育规律,加强了教考的衔接,注重通用方法,强调了在深刻理解知识的基础上,融会贯通,灵活应用。引导学生掌握原理内化方法,深层次学习,而不是把精力放在死记硬背和机械刷题上面。试题既巩固了我们的双减成果,又对促进课堂改革有积极的导向作用。引导中学的物理教学要重视对作业练习的减量提质,减少机械刷题,提升课堂效率,教师应该注意引导学生求新,采用切实有效的措施来优化和完善日常教学,让学生具有创新的科学思维方法,进行科学探究和解决问题的意识和习惯,使学生具备较强的综合素养,有利于国家拔尖创新人才的选拔,未来担当历史重任。