物理試題中瑕疵的成因例析

物理試題中瑕疵的成因例析

袁寶祥

(江蘇省石莊高級中學,江蘇南通226531)

命題者在命題時，往往是把一些常見試題、典型試題和比較新穎的試題進行組合或變式，有些試題從其解答過程和結果來看，好像沒有什么問題，但如果認真去分析、推理卻缺乏嚴謹性和科學性，對答題者而言有些試題求解結果跟命題者給定的結果往往不相符合，甚至無法求解.下面通過幾例來說明試題中瑕疵的形成原因.

1物理規律造成的思維定勢

例1運動員駕駛摩托車做騰躍特技表演是一種刺激性很強的運動項目.如圖1所示，AB是水平路面，BC是半徑為20m的圓弧，CDE是一段曲面.運動員駕駛功率始終是P=1.8kW的摩托車在AB段加速，到B點時速度達到最大vm=20m/s，再經t=13s的時間通過坡面到達E點時，關閉發動機后水平飛出.已知人和車的總質量m=180kg，坡頂高度h=5m，落地點與E點的水平距離s=16m，重力加速度g=10m/s2.如果在AB段摩托車所受的阻力恒定，求：

(1)AB段摩托車所受阻力的大小;

圖1

(2)摩托車過B點時受到地面支持力的大小;

(3)摩托車在沖上坡頂的過程中克服阻力做的功.

根據題意不能得到“達到最大速度時，牽引力和阻力相等”，解題時出于思維定勢：以恒定功率加速運動，最終將做勻速運動，勻速運動的速度就是最大速度，此時牽引力和阻力相等.而此題題目明確指出：摩托車在AB段加速，由此可見到達B點時的速度是AB段的最大速度，但此時還沒有達到勻速，因此此題求解不當.

2給定的物理情景不明確

圖2

例2在如圖2所示的平面直角坐標系中，存在一個半徑R=0.2m的圓形勻強磁場區域，磁感應強度B=1.0T，方向垂直紙面向外，該磁場區域的右邊緣與坐標原點O相切．y軸右側存在電場強度大小為E=1.0×104N/C的勻強電場，方向沿y軸正方向，電場區域寬度l=0.1m．現從坐標為(-0.2m，-0.2m)的P點發射出質量m=2.0×10-9kg、帶電荷量q=5.0×10-5C的帶正電粒子，沿y軸正方向射入勻強磁場，速度大小v0=5.0×103m/s.重力不計．

(1)求該帶電粒子射出電場時的位置坐標；

(2)為了使該帶電粒子能從坐標為(0.1m，-0.05m)的點回到電場中，可在緊鄰電場的右側一正方形區域內加勻強磁場，試求所加勻強磁場的磁感應強度大小和正方形區域的最小面積．

(2)粒子飛離電場時，沿電場方向速度vy=at=5.0×103m/s=v0，粒子射出電場時速度v=2v0.

圖3

點評:第二問中“為了使該帶電粒子能從坐標為(0.1m，-0.05m)的點回到電場中”沒有說明粒子之前一定要在磁場中運動，如圖3所示，粒子可以先在磁場中運動，再做勻速運動從坐標為(0.1m，-0.05m)的點回到電場中，這種正方形區域內加勻強磁場的最小面積比上面求解的面積要小.因此此題第二問沒有說明就應按照右圖去求解最小面積.

3給定的運動過程和已知數據不相符

圖4

例3如圖4所示，矩形導線框abcd，質量m=0.2kg，電阻r=1.6Ω，邊長L1=1.0m，L2=0.8m.其下方距cd邊h=0.8m處有一個僅有水平上邊界PQ的勻強磁場，磁感應強度B=0.8T，方向垂直于紙面向里.現使線框從靜止開始自由下落，下落過程中ab邊始終水平，且ab邊進入磁場前的某一時刻，線框便開始勻速運動.不計空氣阻力，取g=10m/s2.

(1)通過計算說明進入磁場的過程中線框的運動情況；

(2)求線框勻速運動的速度大小；

(3)求線框進入磁場過程中產生的電熱.

由于v增大，a將減小，最終勻速，即線框將做加速度逐漸減小的加速運動，最后勻速，直至完全進入磁場.

4給定的物理模型和理論分析不相符

圖5

例4如圖5所示，陰極射線示波管的聚焦電場是由電極A1、A2形成，實線為電場線，虛線為等勢線，Z軸為該電場的中心軸線，P、Q、R為一個從左側進入聚焦電場的電子運動軌跡上的三點，則().

A.電極A1的電勢高于電極A2的電勢

B.電場中Q點的電場強度小于R點的電場強度

C.電子在P點處的動能大于在Q點處的動能

D.電子從P至R的運動過程中，電場力對它一直做正功

原解析:根據“沿著電場線方向電勢降低”可知A選項錯誤，又根據Wab=qUab知電子從P至R的運動過程中電場力做正功，

電子在P點處的動能小于在Q點處的動能，所以C選項錯誤，D選項正確；由電場線的疏密可知Q點的電場強度大于R點的電場強度，即B選項錯誤.因此正確答案為D.

點評:根據題意；PQ這一過程中，粒子在水平方向受到向右的電場分力做加速運動，豎直方向受到向下的電場分力做減速運動，由圖可知到達Q點時豎直速度為0，接下來粒子在水平方向仍然受到向右的電場分力做加速運動，而豎直方向受到向上的電場分力做加速運動，因此粒子經過Q點后軌跡應該向上彎曲，而不是向下彎曲.由此可見，該題的軌跡有誤.

從上幾例可以看出，命題者在命題時如果不從答題者的角度考慮、不注意理論和實際的聯系，有些題目往往會出現這樣或那樣的瑕疵，導致題目無法求解.因此命題者在命題的時候一定要對每一道題目認真分析、認真計算、認真推敲，確保試題不出現瑕疵，使答題者在答題時不因題目本身的問題而失分.