高中物理 实验十静电场中等势线的描绘解析.doc

实验十静电场中等势线的描绘第一关：基础关展望高考基础知识（一）实验目的用描迹法画出电场中一个平面上的等势线.（二）实验原理利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的静电场当在场中与导电纸接触的两探针尖端的电势差为零时与探针相连的电流计中电流强度为零.从而可以通过探针找出电流场中的等势点并依据等势点描出等势线.（三）实验器材学生用低压电源或电池组、灵敏电流计、开关、导电纸、白纸、复写纸、圆柱形金属电极2个、探针2个、图钉、导线若干、木板.（四）实验步骤（1）安装10cm电压约为6V.再从一个灵敏电流计的两个接线柱引出两个探针.（2）选基准点在导电纸平面两极的连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点并用探针把它们的位置复印在白纸上.（3）探测等势点将两个探针分别拿在左、右手中用左手中的探针跟导电纸上的某一基准点接触然后在导电纸平面两极连线的一侧距此基准点约1cm处再选1个点在此点将右手拿着的探针跟导电纸接触这时一般会看到电流表的指针有偏转再左右移动探针的位置直至找到一点使电流表指针没有偏转为止说明这个点跟基准点的电势相等用探针把这个点的位置复印在白纸上.照上述方法在这个基准点的两侧各探测出5个等势点每个等势点大约相距1cm.用同样的方法探测出另外4个基准点的等势点.（4）画等势线取出白纸根据5组等势点画出5条平滑的曲线它们就是等势线（下图）.第二关：技法关解读高考解题技法一、如何判断探针的移动方向技法讲解在寻找某一点的等势点时若发现电流表指针不为零可依据指针的偏转方向判断探针的移动方向：先由指针偏转方向判断电流的流向由此可知两探针所接触的两点的电势高低再由电场的分布特点来判断探针的移动方向.典例剖析例1如图所示为描绘电场中平面上等势线的装置图中A、C、P、D、B等相邻两点间距相等其中A、B为金属圆柱．当电流从正接线柱流入电流表G时其指针向正接线柱一侧偏转.当探针(Ⅰ)接在D点探针(Ⅱ)接在导电纸上某点时电流表G指针向负接线柱一侧偏转为了尽快寻得等势点探针(Ⅱ)应向(选填“向左”或“向右”）移动.解析：电流表指针向负接线柱一侧偏转说明电流是由负接线柱流入电流表此时探针(Ⅱ)与导电纸的触点电势比D点电势高．观察图中实验装置知金属圆柱A、B分别与电源负极、正极相接在导电纸上自右向左各点电势逐渐降低要使探针(Ⅱ)寻找到与探针(Ⅰ)触点D电势相等的点应将探针(Ⅱ)向左移动．答案：向左二、实验注意事项技法讲解(1)使用的电流表应选择零刻度在中间量程不能超过几百微安在使用前要判断清楚电流表指针偏转方向与通过的电流方向之间的关系．(2)如果用低压学生电源做实验一定要注意把两电极接到直流输出端．(3)安放导电纸时有导电物质的一面应向上．(4)安放电极时不能太靠近导电纸的边缘；电极与导电纸接触要良好且与导电纸的相对位置不能改变．(5)寻找等势点时要从基准点附近由近及远地逐渐推移不可贸然进行大跨度地移动以免电势差过大发生电流计过载现象．(6)探测等势点不要太靠近导电纸的边缘因为实验是用电流场模拟静电场导电纸边缘的电流方向与边界平行并不与等量异种点电荷电场的电场线分布相似.典例剖析例2在“描绘电场中平面上等势线”实验中配备了下列器材应该选用的是(用器材前的字母表示)（）A.电压为6V的交流电源B.电压为6V的直流电源C.电压为100V的直流电源D.量程为0.5V、零刻线在刻度盘中央的电压表E.量程为0.6mA的电流表F.量程为300μA、零刻线在刻度盘中央的电流表解析：A选项不符合静电场的要求．C选项电压太大会烧坏电源和电表．D选项中的电压表分流会影响电流场的分布．一般不采用．E选项中的量程太大灵敏度不高.故选BF．答案：BF三、实验误差分析技法讲解（1）所使用的电流表的精度是本实验产生误差的主要因素之一因此在条件允许的情况下要尽可能使用精度较高的电流表.（2）电极与导电纸是否接触良好也是本实验产生误差的主要因素之一对此安装电极时要加以注意可以在木板上垫3～5张白纸.（3）导电纸是否符合要求也是本实验产生误差的主要因素之一导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率才能使电极本身成为等势体；导电纸涂层要均匀纸上导电性才能一致否则会使测绘出的等势线产生畸变.1cm的磨平铜柱两只.典例剖析例3在“电场中平面上等势线的描绘”的实验中为尽量减小实验误差（1）若有几只满偏电流不相同的电流表供选用应选用（）A.100μAB.0.5mAC.10mA（2）若有几种输出电压的直流电源供选用应选用（）A.VB.6.0VC.12V（3）若有两种规格的平木板在两种情形下两个圆柱形电极间距不同则应选两电极距离稍（选填“大”“小”）的平木板.解析：（1）为提高灵敏度应选A.(2)选直流低压电源应为B.(3)大.