（高中物理）實驗十靜電場中等勢線的描繪

1、實驗十靜電場中等勢線的描繪第一關(guān)：根底關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識一實驗?zāi)康挠妹枸E法畫出電場中一個平面上的等勢線.二實驗原理利用導(dǎo)電紙中的恒定電流場模擬真空中的靜電場，當在場中與導(dǎo)電紙接觸的兩探針尖端的電勢差為零時，與探針相連的電流計中電流強度為零.從而可以通過探針找出電流場中的等勢點，并依據(jù)等勢點描出等勢線.三實驗器材學(xué)生用低壓電源或電池組、靈敏電流計、開關(guān)、導(dǎo)電紙、白紙、復(fù)寫紙、圓柱形金屬電極2個、探針2個、圖釘、導(dǎo)線假設(shè)干、木板.四實驗步驟1安裝10 cm，電壓約為6 v.再從一個靈敏電流計的兩個接線柱引出兩個探針.2選基準點在導(dǎo)電紙平面兩極的連線上，選取間距大致相等的5個點作為基準點，并用

2、探針把它們的位置復(fù)印在白紙上.3探測等勢點將兩個探針分別拿在左、右手中，用左手中的探針跟導(dǎo)電紙上的某一基準點接觸，然后在導(dǎo)電紙平面兩極連線的一側(cè)，距此基準點約1 cm處再選1個點，在此點將右手拿著的探針跟導(dǎo)電紙接觸，這時一般會看到電流表的指針有偏轉(zhuǎn)，再左右移動探針的位置，直至找到一點，使電流表指針沒有偏轉(zhuǎn)為止，說明這個點跟基準點的電勢相等，用探針把這個點的位置復(fù)印在白紙上.照上述方法，在這個基準點的兩側(cè)，各探測出5個等勢點，每個等勢點大約相距1 cm.用同樣的方法，探測出另外4個基準點的等勢點.4畫等勢線取出白紙，根據(jù)5組等勢點畫出5條平滑的曲線，它們就是等勢線以下列圖.第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考

3、解 題 技 法一、如何判斷探針的移動方向技法講解在尋找某一點的等勢點時，假設(shè)發(fā)現(xiàn)電流表指針不為零，可依據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向判斷探針的移動方向：先由指針偏轉(zhuǎn)方向判斷電流的流向，由此可知兩探針所接觸的兩點的電勢上下，再由電場的分布特點來判斷探針的移動方向.典例剖析例1如下列圖為描繪電場中平面上等勢線的裝置，圖中a、c、p、d、b等相鄰兩點間距相等，其中a、b為金屬圓柱當電流從正接線柱流入電流表g時，其指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn).當探針()接在d點，探針()接在導(dǎo)電紙上某點時，電流表g指針向負接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，為了盡快尋得等勢點，探針()應(yīng)向(選填“向左或“向右移動.解析：電流表指針向負接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，說明電

4、流是由負接線柱流入電流表，此時，探針()與導(dǎo)電紙的觸點電勢比d點電勢高觀察圖中實驗裝置知，金屬圓柱a、b分別與電源負極、正極相接，在導(dǎo)電紙上自右向左各點電勢逐漸降低，要使探針()尋找到與探針()觸點d電勢相等的點，應(yīng)將探針()向左移動答案：向左二、實驗本卷須知技法講解(1)使用的電流表，應(yīng)選擇零刻度在中間，量程不能超過幾百微安，在使用前，要判斷清楚電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與通過的電流方向之間的關(guān)系 (2)如果用低壓學(xué)生電源做實驗，一定要注意把兩電極接到直流輸出端 (3)安放導(dǎo)電紙時，有導(dǎo)電物質(zhì)的一面應(yīng)向上 (4)安放電極時，不能太靠近導(dǎo)電紙的邊緣；電極與導(dǎo)電紙接觸要良好，且與導(dǎo)電紙的相對位置不能改變

5、 (5)尋找等勢點時，要從基準點附近由近及遠地逐漸推移，不可貿(mào)然進行大跨度地移動，以免電勢差過大，發(fā)生電流計過載現(xiàn)象 (6)探測等勢點不要太靠近導(dǎo)電紙的邊緣，因為實驗是用電流場模擬靜電場，導(dǎo)電紙邊緣的電流方向與邊界平行，并不與等量異種點電荷電場的電場線分布相似.典例剖析例2在“描繪電場中平面上等勢線實驗中，配備了以下器材，應(yīng)該選用的是(用器材前的字母表示)a.電壓為6 v的交流電源b.電壓為6 v的直流電源c.電壓為100 v的直流電源d.量程為0.5 v、零刻線在刻度盤中央的電壓表e.量程為0.6 ma的電流表f.量程為300 a、零刻線在刻度盤中央的電流表解析：a選項不符合靜電場的要求c選

6、項電壓太大，會燒壞電源和電表d選項中的電壓表分流會影響電流場的分布一般不采用e選項中的量程太大，靈敏度不高.應(yīng)選bf答案：bf三、實驗誤差分析技法講解1所使用的電流表的精度是本實驗產(chǎn)生誤差的主要因素之一，因此，在條件允許的情況下，要盡可能使用精度較高的電流表.2電極與導(dǎo)電紙是否接觸良好也是本實驗產(chǎn)生誤差的主要因素之一，對此，安裝電極時要加以注意，可以在木板上墊35張白紙.3導(dǎo)電紙是否符合要求也是本實驗產(chǎn)生誤差的主要因素之一，導(dǎo)電紙的電阻率應(yīng)遠大于金屬電極的電阻率才能使電極本身成為等勢體；導(dǎo)電紙涂層要均勻，紙上導(dǎo)電性才能一致，否那么會使測繪出的等勢線產(chǎn)生畸變.1cm的磨平銅柱兩只.典例剖析例3在

7、“電場中平面上等勢線的描繪的實驗中，為盡量減小實驗誤差，1假設(shè)有幾只滿偏電流不相同的電流表供選用，應(yīng)選用a.100 ab.0.5 mac.10 ma2假設(shè)有幾種輸出電壓的直流電源供選用，應(yīng)選用a. vb.6.0 vc.12 v3假設(shè)有兩種規(guī)格的平木板，在兩種情形下兩個圓柱形電極間距不同，那么應(yīng)選兩電極距離稍選填“大“小的平木板.解析：1為提高靈敏度，應(yīng)選a.(2)選直流低壓電源，應(yīng)為b.(3)大.答案：1a2b3大第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對高考隨 堂 訓(xùn) 練1.在電場中等勢線的描繪實驗中所用靈敏電流表的指針偏轉(zhuǎn)的方向與電流的關(guān)系是：當電流從正接線柱流入電表d時，指針偏向正接線柱一側(cè)，某同學(xué)用這個電表探

8、測基準點2兩側(cè)的等勢點時，把接電表正接線柱的e1接觸在基準點2上，把接負接線柱的e2接觸在紙上某一點，如下列圖，假設(shè)發(fā)現(xiàn)電表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，該同學(xué)移動e2的方向正確的選項是()a.假設(shè)電表的指針偏向正接線柱一側(cè)，e2向右移動b.假設(shè)電表的指針偏向正接線柱一側(cè)，e2向左移動c.假設(shè)電表的指針偏向負接線柱一側(cè)，e2向右移動d.假設(shè)電表的指針偏向負接線柱一側(cè)，e2向左移動解析：由題設(shè)知：當電流從正接線柱流入電表時，指針偏向正接線柱一側(cè)，所以a、b選項中電流是從正接線柱流入電流表的，即電流從2基準點流進探針e1，流經(jīng)電流表，從e2探針流出，故2基準點的電勢高.又因為a電極柱接電源正極，所以探針e2應(yīng)

9、向高電勢處移動才可能找到2基準點的等勢點，即向左移動.c,d選項中電流是從負接線柱流入電流表的，即電流從探針e2流入電流表從e1探針經(jīng)基準點2流出，故基準點2的電勢低，所以探針e2應(yīng)向低電勢處移動才可能找到2基準點的等勢點，即向右移動.答案:bc2.本實驗中,為了確定等勢點可以選用以下哪些電表a.量程03 v,零刻度在刻度盤中央的電壓表b.量程00.6 a,零刻度在刻度盤中央的電流表c.量程0300 a,零刻度在刻度盤中央的電流表d.量程0300 a,零刻度在刻度盤左邊的電流表解析：可以用電壓表,但零刻度在左端,a選項錯.答案：c3.如下列圖,a,b是兩個電極,a,b,c,d接觸基準點d,另一

10、探針接觸p點,靈敏電流計指針向負接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn),為了盡快探測到d點的等勢點,探針應(yīng)由p點逐漸a.向上移動b.向下移動c.向左移動d.向右移動解析：此時說明探針電勢低于探針電勢,根據(jù)電流的接法及實驗的要求,探針應(yīng)由p向右移動,d選項正確.答案：d4.在描繪電場中等勢線的實驗中，有如下一些操作步驟：在平板上先鋪上白紙，再鋪上復(fù)寫紙，然后再鋪上導(dǎo)電紙；d.安好電極，接好電路；e.在兩電極a,b的連線上，等距離地取五個基準點c,d,e,f,g,并復(fù)印在白紙上如下列圖；f.電流表的一個探針接觸某個基準點不動，另一個探針緩慢地移動到電流表不偏轉(zhuǎn)時，復(fù)印一點，即可找出許多等電勢點；g.閉合電鍵.上述步驟合理

11、操作順序為.答案：cdaegf5.如下列圖，是“用描跡法畫出電場中平面上的等勢線的實驗器材，b圖是靈敏電流表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖，請用實線作為導(dǎo)線將圖a中器件連成實物電路圖.答案：如以下列圖所示6.某同學(xué)在做“用描跡法畫出電場中平面上的等勢線實驗時進行如下操作：a.把外表鍍有一層金屬薄膜、固定著兩個螺桿并畫有坐標格的玻璃板平鋪在塑料上b.將兩個圓柱形電極a、b分別套在螺桿上，并用螺母擰緊，保持與金屬膜的良好接觸c.取電源電壓約為6 v，把電極a、b分別與電源的正負極相接，作為正、負電荷d.在兩個電極的連線上選取間距大致相等的a、b、c、d、e五個點作為基準點，從一個靈敏電流表的兩個接線柱引出兩個探

12、針，將左手拿著的探針壓在a點處，在兩電極連線的某一側(cè)距此基準點約1 cm處再選一個點，在此點將右手中的探針跟導(dǎo)電膜接觸，找到需要的一個點a1，在這個基準點的兩側(cè)，共探測出1到2個等勢點.并用同樣的方法，探測了另外b、c、d、e四個基準點的等勢點e.將等勢點用水彩筆畫在玻璃棒上(1)指出在以上的操作中，錯誤或不完善的步驟，并給出正確操作或補充.2實驗中，為了減小實驗誤差，應(yīng)進行的操作是a.應(yīng)使圓錐形電極與導(dǎo)電紙或?qū)щ娔そ佑|良好b.如果空心圓柱電極內(nèi)徑較大，容易發(fā)生與連接螺栓接觸不良的故障，其引出線應(yīng)用接線叉而不用鱷魚夾c.用電壓表代替靈敏電流計，實驗誤差更小解析：鱷魚夾的接觸面積小，空心圓柱電極內(nèi)徑變大時用接線夾，可防止發(fā)生與連接螺栓接觸不良的故障.電壓表