重庆编辑 2020-11-27 13:38
重庆的冬天简直就是一秒入冬，上一刻还是在穿短袖，下一刻就羽绒服裹身，但是不管怎样，我们先一起来看看A-Level物理U4 2020年十月考情分析
Question1
电场的叠加问题，由于Y和Z导致的电场在X点处，水平分量抵消而垂直分量叠加，所以方向应该向下。
Question2
电子和电子的中微子轻子数都是1，所以不满足轻子守恒。
Question3
每一个电容上面的电压最终都是电源电压，直接带入电容的定义式计算总电荷即可，需要注意的是在这个问题中第二个情况里面每一个电容的电容值都是种情况中的电容的2倍。
Question4
利用电容的定义式将法拉展开即可。
Question5
动量相关的问题，垂直动量没有改变，所以算出水平动量的该变量除以时间就是墙给粒子的平均力。
Question6
利用重力和电场力相等即可列出等式。
Question7
质子进入磁场以后，其速度的水平分量并不会导致质子受到力的作用，所以只需要考虑质子速度的垂直分量，再利用左手定则判断受力的方向即可。
Question8
库仑定律的考察，直接将后一种情况的数据带入计算即可。
Question9
利用角位移除以时间即可计算得到角速度。
Question10
利用楞次定律判断，磁铁穿入线圈的时候会受到阻力，所以穿入的过程中X会变成N极，而磁铁在穿出线圈的时候会受到吸引力，所以Y会变成N极。
Question11
首先利用F=BIL计算每一根导线上的受力，乘以线圈的匝数来得到每一段的总受力，再根据力矩相关的公式计算即可得到最终的合力矩。
Question12
(a) Annihilation。
(b) 查数据得到电子和反电子的质量，再利用质能转化方程判断湮灭反应会释放出来的总能量，由于一共有两个光子生成，所以总能量除以2以后再带入光子能量的计算公式就可以算出来Gamma光子的波长。
Question13
题目中所面熟的Ace与现在Standard Model中的夸克应该是对应的关系，其中关于Baryon构成，Meson构成所需要的夸克数量是正确的，关于带电的预测也没有问题，但是在Ace数量的判断上则不准确，应该一共有6中不同的夸克。
Question14
(a) 在alpha粒子的散射实验中大多数alpha粒子直接穿过原子说明了原子内大多数都是空的，而极少alpha粒子能够被偏转甚至反射说明了电荷的集中。
(b) 无论原子的中心集中的是正电荷还是负电荷，原子的中心都会对alpha粒子产生力的作用，而这个力会导致alpha粒子的偏转 ，偏转的方向也没有办法帮助我们来判断带电的种类。
(c) 利用能量守恒，当动能完成转化成电势能的时候则两个粒子距离最近。在相关公式中带入数据计算即可。
Question15
(a)
(i)带入弹簧的势能公式计算即可，需要注意由于一开始需要的力并不是0，弹簧初始就有一些能量存储，这一部分需要在算完最终能量之后减去。或者也可以利用平均力直接乘以位移来得到做功。位移的计算中则需要注意，位移应该是四分之一圆周的周长。
(ii)当输入pd给左线圈的时候，converter会把直流电变成交流电，而交流电通过一个变压器（Transformer）之后电压升高。升高的电压再一次通过Converter变成直流电，由于题目中提到了二极管，所以这里需要我们指出这一部分的交流转直流是通过二极管来实现的。最后升高的电压就可以使得电容进行充电了。
(b) 根据题目中的图像我们可以得到角速度和振幅，进而根据公式判断磁通量密度变化率，利用磁通量密度变化率可以计算磁通量变化率（磁通量的变化就是由磁通量密度变化引起的），最后再乘以线圈的匝数就是输出的电压了。
(c) 利用图像中的信息我们可以得到时间常数，再根据相关公式计算电容值，最后带入电容能量计算的相关公式就可以得到存储的能量。将能量与之前的机械结构存储的能量进行对比即可。
Question16
(a) 利用向量的方式推导向心加速度的表达式，这里需要注意的时候使用圆弧的长度来描述速度的变化量，再除以时间以后可以得到角速度，利用角速度和线速度的公式进行转化即可得到最终的答案。
(b)
(i)受力分析图中应该只有沿着绳的拉力和重力；
(ii)利用受力分析算得向心力，利用向心力的公式计算角速度或者线速度，进而得到周期；
(iii)学生A的结论并不正确，绳子一定不可能是垂直的，所以如果物体要进行圆周运动，绳子上的拉力要负责来扮演向心力的角色，而垂直的绳子无法提供水平拉力分量。学生B的结论正确，因为增加绳子的长度但是维持角速度不变的时候，根据向心力公式F=mw^2R，由于半径增加，角速度不变，向心力的需求会增大，所以绳子必须倾斜更多的角度来提供更多的水平力分量。
Question17
(a) 只有带电粒子（或者有电离能力的粒子）才能在Cloud Chamber中留下轨迹。
(b)
(i) 根据Baryon conservation和Charge conservation计算即可；
(ii) 三个动量中两个alpha粒子的动量大小相同，而所有三个动量首尾相连；
(iii)利用平面内的动量守恒带入相关数据计算即可。
(c) 竖直轨迹的aloha粒子是个释放的alpha粒子，可以观测到竖直轨迹之下有一小段黑色的区域（无轨迹的polonium），这是次的alpha decay，动量守恒。之后polonium立刻发生了第二次alpha衰变，产生向左上方的alpha粒子，动量再次守恒。
Question18
(a) Thermionic Emission，热放电效应是加热金属丝导致的电子释放现象。
(b)
(i) 每经历一次gap电子都会获得eV的能量，利用电子的最终能量即可算得电子的最终速度；
(ii) 在极高的速度下电子的动能增加不会导致速度进一步增加，又因为电源是固定频率的交流电，所以Tube的长度不再变化。
(c) 驻波的形成，套路问题，相向而行的波相遇叠加生成Nodes和Anti nodes。
(d) 利用r=p/qb带入数据进行计算即可。
总结
总体来看这一次的U4试卷题目难度较高，并没有太多跟之前雷同的题目，创新的问题占的比例相对较多。对于物理模型的理解或者知识点的深度掌握是回答问题的关键。利用磁通量密度变化求感应电动势，利用向量方法推导向心力都要求学生对于微积分有一定的使用能力。而在简答题的部分，对于全新场景的分析和理解也是至关重要的，云室图像中的细微差别导致的动量守恒，Standard model的前身等都要求学生能够将学过的知识转化到陌生的场景中进行应用。
整体难度：偏难
预测A线：65/90
预测A*线：72/90
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