基于“四层”“四翼”的2023年新高考重庆卷第15题评析
杨昌兴元星沈晨张倩
摘??要：基于“四层”“四翼”两个维度对2023年新高考重庆卷第15题进行深入分析。该题以带电粒子在电场、磁场和真空中的运动为学习探索的问题情境，考查学生对物理概念、规律和模型的理解及应用，考查模型建构、科学推理及论证等物理学科关键能力。题目设问层次分明，既注重基础性，又重视综合性、应用性，凸显了创新性，体现出较强的选拔作用。通过对第15题的研究，针对其命题特点和意图给出教学启示，为新高考背景下的物理教学备考提供有益参考。
关键词：新高考物理；四层；四翼；试题分析
中图分类号：G633.7文献标识码：A??文章编号：1003-6148（2024）5-0047-6
《中国高考评价体系》已成为指导我国高考内容和命题改革的测评体系，“一核四层四翼”构成其基本内涵。其中，“一核”为核心功能，即“立德树人、服务选才、引导教学”；“四层”为考查内容，即“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”；“四翼”为考查要求，即“基础性、综合性、应用性、创新性”［1］。
2023年新高考重庆卷第15题以一种新型粒子加速器的理想模型为情境，提取加速器模型中的电磁场约束条件，设置了带电粒子在电场、磁场和真空中的运动问题，考查内容广泛。本文从高考评价体系视角，基于“四层”“四翼”两个评价维度对该题进行深入分析，为新高考背景下的物理教学备考提供借鉴。
1??题目再现及思路点拨
1.1??题目再现
某同学设计了一种粒子加速器的理想模型。如图1所示，xOy平面内，x轴下方充满垂直于纸面向外的匀强磁场，x轴上方被某边界分成两部分，一部分充满匀强电场（电场强度方向与y轴的负方向成α角），另一部分无电场，该边界与y轴交于M点，与x轴交于N点。只有经电场到达N点、与x轴正方向成α角斜向下运动的带电粒子才能进入磁场。从M点向电场内发射一个比荷为的带电粒子A，其速度大小为v0、方向与电场方向垂直，仅在电场中运动时间T后进入磁场，且通过N点时的速度大小为2v0。忽略边界效应，不计粒子重力。
（1）求角度α及M、N两点的电势差。
（2）在该边界上任意位置沿与电场垂直方向直接射入电场内的、比荷为的带电粒子，只要速度大小适当，就能通过N点进入磁场，求N点的横坐标及此边界方程。
（3）若粒子A第一次在磁场中运动时磁感应强度大小为B1，以后每次在磁场中运动时磁感应强度大小为上一次的一半，则粒子A从M点发射后，每次加速均能通过N点进入磁场。求磁感应强度大小B1及粒子A从发射到第n次通过N点的时间。
1.2??思路点拨
（1）不计重力的带电粒子A在M点以速度v0垂直电场射入，仅在电场力作用下做类平抛运动，经时间T以2v0的速度通过N点进入磁场。粒子从M到N的类平抛过程，其运动轨迹如图2所示。由几何关系可得：cos2α==，故α=30°；根据动能定理有qUMN=m（2v0）2-m（v0）2，求出电势差UMN=。
（2）带电粒子在电场中都做类平抛运动，题干又给出“只有经电场到达N点、与x轴正方向成α角斜向下运动的带电粒子才能进入磁场”，说明粒子的速度偏转角都相同。根据平抛运动的二级结论，即速度偏转角的正切值等于位移偏转角正切值的两倍（tanα=2tanθ），如图3所示。所以，粒子从边界任何位置射出后，运动到N点的位移偏转角也为定值，即该电场边界一定是过M、N两点的直线，因此找出M、N两点的位置坐标，即可求出边界方程。
方法一：类平抛运动的一般解法。粒子A的运动分解为沿着v0方向的匀速直线运动和电场方向的匀加速直线运动，分别记为x和y，如图4所示。
2??试题评析
2.1??“四层”考查内容的描述性分析
“四层”是考查内容，更是素质教育目标在高考中的提炼。高考通过“四层”规定命题内容，评价考生素质内涵［1］。
2.1.1??必备知识
图10是本题所考查的必备知识。本题涉及运动观、相互作用观以及能量观三大物理观念，考查了静电场力、洛伦兹力、电势差和电场力做功等基本概念，考查了匀速直线运动、类平抛运动和匀速圆周运动等基本模型，考查了动能定理、类平抛运动规律和带电粒子在匀强磁场中的运动规律等基本规律，考查了运动的合成与分解、类比迁移等基本方法，以及数学知识在物理学中的运用。可以看出，本题涉及知识都为高中物理主干知识，考查较为丰富与全面。
2.1.2??核心价值
本题表面上是以一种新型粒子加速器的理想模型为学习探索问题情境，但其本质是设置带电粒子在一定约束条件下在匀强电场、磁场和真空中的运动问题。解题时学生应透过现象挖掘本质，这是以对“学生世界观和方法论”的考查落实“核心价值”。
2.1.3??学科素养
本题对“学科素养”的考查，主要在“学习掌握”和“思维方法”上。要求学生根据具