物理试题中瑕疵的成因例析

物理试题中瑕疵的成因例析

袁宝祥

(江苏省石庄高级中学,江苏南通226531)

命题者在命题时，往往是把一些常见试题、典型试题和比较新颖的试题进行组合或变式，有些试题从其解答过程和结果来看，好像没有什么问题，但如果认真去分析、推理却缺乏严谨性和科学性，对答题者而言有些试题求解结果跟命题者给定的结果往往不相符合，甚至无法求解.下面通过几例来说明试题中瑕疵的形成原因.

1物理规律造成的思维定势

例1运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演是一种刺激性很强的运动项目.如图1所示，AB是水平路面，BC是半径为20m的圆弧，CDE是一段曲面.运动员驾驶功率始终是P=1.8kW的摩托车在AB段加速，到B点时速度达到最大vm=20m/s，再经t=13s的时间通过坡面到达E点时，关闭发动机后水平飞出.已知人和车的总质量m=180kg，坡顶高度h=5m，落地点与E点的水平距离s=16m，重力加速度g=10m/s2.如果在AB段摩托车所受的阻力恒定，求：

(1)AB段摩托车所受阻力的大小;

图1

(2)摩托车过B点时受到地面支持力的大小;

(3)摩托车在冲上坡顶的过程中克服阻力做的功.

根据题意不能得到“达到最大速度时，牵引力和阻力相等”，解题时出于思维定势：以恒定功率加速运动，最终将做匀速运动，匀速运动的速度就是最大速度，此时牵引力和阻力相等.而此题题目明确指出：摩托车在AB段加速，由此可见到达B点时的速度是AB段的最大速度，但此时还没有达到匀速，因此此题求解不当.

2给定的物理情景不明确

图2

例2在如图2所示的平面直角坐标系中，存在一个半径R=0.2m的圆形匀强磁场区域，磁感应强度B=1.0T，方向垂直纸面向外，该磁场区域的右边缘与坐标原点O相切．y轴右侧存在电场强度大小为E=1.0×104N/C的匀强电场，方向沿y轴正方向，电场区域宽度l=0.1m．现从坐标为(-0.2m，-0.2m)的P点发射出质量m=2.0×10-9kg、带电荷量q=5.0×10-5C的带正电粒子，沿y轴正方向射入匀强磁场，速度大小v0=5.0×103m/s.重力不计．

(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标；

(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1m，-0.05m)的点回到电场中，可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场，试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积．

(2)粒子飞离电场时，沿电场方向速度vy=at=5.0×103m/s=v0，粒子射出电场时速度v=2v0.

图3

点评:第二问中“为了使该带电粒子能从坐标为(0.1m，-0.05m)的点回到电场中”没有说明粒子之前一定要在磁场中运动，如图3所示，粒子可以先在磁场中运动，再做匀速运动从坐标为(0.1m，-0.05m)的点回到电场中，这种正方形区域内加匀强磁场的最小面积比上面求解的面积要小.因此此题第二问没有说明就应按照右图去求解最小面积.

3给定的运动过程和已知数据不相符

图4

例3如图4所示，矩形导线框abcd，质量m=0.2kg，电阻r=1.6Ω，边长L1=1.0m，L2=0.8m.其下方距cd边h=0.8m处有一个仅有水平上边界PQ的匀强磁场，磁感应强度B=0.8T，方向垂直于纸面向里.现使线框从静止开始自由下落，下落过程中ab边始终水平，且ab边进入磁场前的某一时刻，线框便开始匀速运动.不计空气阻力，取g=10m/s2.

(1)通过计算说明进入磁场的过程中线框的运动情况；

(2)求线框匀速运动的速度大小；

(3)求线框进入磁场过程中产生的电热.

由于v增大，a将减小，最终匀速，即线框将做加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速，直至完全进入磁场.

4给定的物理模型和理论分析不相符

图5

例4如图5所示，阴极射线示波管的聚焦电场是由电极A1、A2形成，实线为电场线，虚线为等势线，Z轴为该电场的中心轴线，P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点，则().

A.电极A1的电势高于电极A2的电势

B.电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度

C.电子在P点处的动能大于在Q点处的动能

D.电子从P至R的运动过程中，电场力对它一直做正功

原解析:根据“沿着电场线方向电势降低”可知A选项错误，又根据Wab=qUab知电子从P至R的运动过程中电场力做正功，

电子在P点处的动能小于在Q点处的动能，所以C选项错误，D选项正确；由电场线的疏密可知Q点的电场强度大于R点的电场强度，即B选项错误.因此正确答案为D.

点评:根据题意；PQ这一过程中，粒子在水平方向受到向右的电场分力做加速运动，竖直方向受到向下的电场分力做减速运动，由图可知到达Q点时竖直速度为0，接下来粒子在水平方向仍然受到向右的电场分力做加速运动，而竖直方向受到向上的电场分力做加速运动，因此粒子经过Q点后轨迹应该向上弯曲，而不是向下弯曲.由此可见，该题的轨迹有误.

从上几例可以看出，命题者在命题时如果不从答题者的角度考虑、不注意理论和实际的联系，有些题目往往会出现这样或那样的瑕疵，导致题目无法求解.因此命题者在命题的时候一定要对每一道题目认真分析、认真计算、认真推敲，确保试题不出现瑕疵，使答题者在答题时不因题目本身的问题而失分.