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实验用描迹法画出电场中平面上的等势线教案教案：用描迹法画出电场中平面上的等势线一、教学目标：1.了解电场的概念和性质；2.熟悉描迹法绘制等势线的基本步骤；3.能够运用描迹法绘制电场中平面上的等势线。
二、教学准备：1.课件：电场概念和性质的介绍；2.实验器材：图纸、纸带、金属导线、电源、电磁铁等。
三、教学过程：1.导入（15分钟）：教师通过课件介绍电场的概念和性质，向学生提出问题：如何确定电场中不同位置的电势大小？2.实验操作（30分钟）：步骤1：准备实验器材，包括图纸、纸带、金属导线、电源、电磁铁等。
步骤2：将图纸固定在水平台上，并固定一个金属导线在中央位置上，使其可以围绕一个点旋转。
步骤3：将纸带固定在导线上，并将导线与电磁铁连接。
步骤4：开启电源，通过调节电流大小控制磁场的强弱，观察纸带的运动轨迹。
步骤5：记录纸带上的点坐标，并通过计算电势的方法得到不同位置的电势值。
3.实验讨论（20分钟）：学生根据实验结果，进行讨论：1）纸带的运动轨迹是否与电磁铁的位置有关？2）纸带上的点是否对应着等势线上的点？3）如何通过实验结果确定不同位置的电势大小？教师根据学生的讨论，引导学生得出结论：纸带上的点对应着等势线上的点，可以用纸带的运动轨迹描绘出等势线。
4.教学总结（10分钟）：教师总结描迹法绘制等势线的基本步骤：步骤1：通过实验得到不同位置的电势值。
步骤2：根据已知电势值，确定纸带上的点位置。
步骤3：将纸带上的点连接起来，得到等势线。
5.练习反馈（15分钟）：让学生模拟实验，根据给定的电势值，在纸上描绘出等势线。
四、教学延伸：1.通过调整实验中的参数（如电磁铁的位置、电流大小等），观察等势线的变化，探究电势分布的规律。
2.提出一个新的实验问题：如何确定电场中不同位置的电场强度大小？并设计相关实验，引导学生继续深入探究电场的性质。
五、教学反思：1.本实验通过描迹法的操作，让学生亲自感受等势线的存在和描绘过程，有利于加深对电场的理解。
电场中的等势线绘制电场是物理学中关于电荷间相互作用的现象，他描述了电荷之间的力和能量转移。
而等势线则是描述电场中势能相等的位置，它们是使得质点所处的位置其势能相等的曲线。
在等势线上，质点不需要做功就可以从一个位置移动到另一个位置，并且质点沿着等势线的方向与电场力垂直。
绘制电场中的等势线可以帮助我们理解电场的分布及强度，并且可以为电荷的运动提供有用的信息。
下面我们将探讨三种方法来绘制电场中的等势线。
第一种方法是利用电场强度的定义。
电场强度是单位正电荷所受到的力，其方向与力的方向相同。
在点电荷周围，电场强度是通过库仑定律计算得出的，它与距离的平方成反比。
我们可以利用这一关系，将不同位置的等势线绘制出来。
具体方法是选择一点作为参考点，计算该点到其他点的距离，并用电场强度除以距离的平方，得到一个常数。
然后选择一个合适的等势面值，将该常数带入到等势线的方程中。
例如，对于一组点电荷，我们可以选择其中一个点为参考点，然后计算其他点到该点的距离，再利用库仑定律计算得到其电场强度。
最后将得到的电场强度除以距离的平方，得到一个常数。
我们可以代入不同的等势面值，绘制出不同位置的等势线。
第二种方法是利用导线的电场分布。
在电场中，导体表面上的电势相等，因此我们可以通过连接导体表面上的点，绘制出等势线。
这种方法适用于一些简单的电场分布，例如均匀电场和圆柱对称电场。
以一个均匀电场为例，我们可以将等势线画成平行线。
而对于一个圆柱对称电场，我们可以连接圆柱的轴线和表面上的点，得到等势线。
第三种方法是利用电势的定义。
电势是单位正电荷所具有的势能，其大小与电荷间的相互作用有关。
在电场中，电势可以表示为单位正电荷从无穷远处移动到一定位置所做的功。
我们可以通过计算不同位置的电势，绘制出等势线。
根据电势的计算公式，我们可以选择一个点作为参考点，计算该点到其他点之间的电势差，并用一定的电势差值代入到电势的公式中。
然后将所得的电势值代入到等势线的方程中，绘制出不同位置的等势线。
二、电场中平面上等势线的描绘【重要知识提示】1．实验目的和原理(1)实验目的用描迹法画出电场中在平面上的等势线．(2)实验原理由于直接描绘静电场中的等势线非常困难，所以本实验利用恒定电流形成的电场来模拟静电场进行实验，从而研究平面上的电场等势线的分布情况．我们知道，若电流表接人电路无电流通过，则电流表两极接触处电势相等．据此找出电场中的等势点，再把一系列的等势点连成平滑曲线，就描绘出了电场在平面上的等势线．2．实验器材灵敏电流表、金属探针两根，学生用低压电源或电池组，圆柱形电极两个，木板或塑料底板一个，导电纸、复写纸、白纸各一张，导线、开关、图钉等．说明：在本实验中使用的电流表有以下特点：(a)灵敏电流表只能用来检测微弱电流，一般被测电流不能超过几百微安；(b)灵敏电流表的零刻度在刻度盘的中央，将它串联接人电路时，电流既可从正接线柱流人，也可从负接线柱流入．使用前，一般要判断电流表指针偏转方向与通过的电流方向之间关系；(c)灵敏电流表的刻度是均匀的；(d)电流表不要长期连接在电路中，在停止实验时，应随即断开电路，以便保护灵敏电流表．3．实验步骤及安装调试(1)安装：(a)在平整的木板上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，其中导电纸有导电物质的一面(深色)向上．再用图。
钉将它们一起钉在木板上．如图5—12所示；(b)在导电纸上放上两个跟它接触良好的圆柱形电极，两极间距离约为lOcm，与两极柱相连的直流电源电压约为6V．与电源的正极相连的电极A作为正电荷，与电源的负极相连的电极B作为负电荷.(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五个点作为基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上．(3)探测等势点：(a)从灵敏电流表的两个接线柱引出两个探针；(b)将两探针触接A、B极，观察电流表指针偏转方向，了解其指针偏转方向与通过的电流方向之间关系；(c)将探针(I)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处再选一点，将探针(Ⅱ)在此点与导电纸接触(一般地电流表指针有偏转)，左右移动探针(Ⅱ)在导电纸上的位置，直到找到某一点，使电流表的指针没有偏转为止，说明该点跟基准点的电势相等．用探针(Ⅱ)将此位置复印在白纸上，继续在这个基准点的两侧，各探出五个等势点(每两个相邻的等势点大约相距1cm)；(d)用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点．(4)描绘等势线：取出白纸，根据五组等势点画出五条平滑的曲线，它们就是电场在平面上的五条等势线，如图5—13所示．4．注意事项(1)电极与导电纸应有良好的接触，否则会影响实验正常进行．可选用一电压表先接在两极柱上，读出电压表读数，再将电压表接在两电极附近的导电纸上，读出电压表示数．若电压表读数与原来基本相等，则说明电极与导电纸接触良好；若两次读数相差很大，则说明电极与导电纸的接触不良(即在电极与导电纸之间有较大接触电阻)，应予以调整．(2)在木板上铺纸的先后顺序是白纸、复写纸、导电纸，且导电纸有导电物质的一面(深色)朝上．(3)使用灵敏电流表之前，应判断其指针偏转方向与通过的电流方向之间的关系，以便尽快探测到等势点．(4)根据等势点描绘等势线时，应该画成平滑曲线，不应该连成折线．(5)导电纸上所涂导电物质相当薄，故在定位时，不要用探针在导电纸上反复划动，应用点触法寻找等势点．【典型范例导析】【例1】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) (B F)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O．5V、零刻度在刻度盘中央的电压表E．量程为O．6mA的电流表F．量程为300衅、零刻度在刻度盘中央的电流表解析从安全角度考虑，不能选用C，因为100V电源接在两接线柱上，电流会很大，会烧毁电源、电流表．从可行角度考虑，不能选用A．本实验是一个研究性模拟实验，因为直接描绘静电场的等势线有很大困难，而恒定电流的电场与静电场相似，所以利用恒定电流电场来模拟静电场．因此两金属电极间应接直流电源，电源应选用B．在本实验中，选用导电纸电阻率一般都很大，当用电压表测两点间电压时，由于电压表的内阻与被测两点间电阻比较接近，电压表的分流作用不能忽略，这将使导电纸上的电流场发生较大变化．在理想情况下，只有使用内阻很大的电压表(几百kΩ以上)时，才能忽略电压表的分流作用．但是，现行中学实验室配备的电压表无法达到理想要求，所以一般不采用电压表D．从精确角度、从操作方便角度都应选用零刻度在刻度盘中央的电流表F．点评 (1)在研究物理现象、探索物理规律时，某些物理现象难以直接研究，若被研究的现象与我们熟悉的另一种现象有某些相似的特征，则常常可以采用模拟法进行探索．本实验就是利用恒定电流的电流场与静电场在等势线分布上的相似性进行模拟实验的．(2)实验时，根据目的、原理构思出一定的实验方案，在选择实验器材时，应遵循以下原则：首先应从安全角度考虑，再从减小误差角度选择，最后从实验操作、处理的可行角度进行筛选．【例2】如图5—14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人电流表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)应向移动．(选填“向左”或“向右”)．解析如图5—14所示，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5—14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．点评研究等势线之前，应观察A、B两圆极柱与电源的接法，大致了解导电纸上电场线特点，这样才能尽快寻得等势点，避免“摸石头过河”的茫然作法．【例3】在“描绘电场等势线的实验中，在安装、调试、操作均规范的前提下，分别选用电源电压U1=2V、U2=6V接在金属圆极柱上．试分析：在使用相同电流表的条件下，哪种情形下绘得等势线(限于导电纸中央区域)更准确?解析如图5—15所示，A、B为两圆柱形电极，设P’、P为导电纸上同一电场线上靠近的两点，P、C为导电纸上同一等势线上两点．若A、B间电压越小，则P’与P之间电势差越小．当电流表两探针分别触接C、P’时，电流表指针偏转不明显或实验者无法觉察到指针偏转，实验者可能就认为P’与c电势相等，因此出现描绘误差．若A、B间电压越大，则P’与P之间电势差越大．同理可知，当电流表两探针分别接触P’、C两点时，电流表指针偏转较明显，实验者很容易断定P’与C的电势不相等，他会继续向P’点右方、接近P点的方向寻找与C电势相等的点．因此，在此情况下寻找的等势点、描绘的等势线更准确．当然，并不是A、B两极间电压越大越好．当两极柱间电压太大时，灵敏电流计的安全得不到保障．【能力跟踪训练】1．在“电场中平面上等势线的描绘”实验中，发现等势线发生了畸变，则产生误差原因可能是 ( A B C )A．电流表的灵敏度不高 B．电极与导电纸接触不良C．导电纸涂层不够均匀 D．以上说法都不对2．在“电场中平面上等势线的描绘"的实验中，提供了下面一些操作步骤：A．在导电纸上画出两电极的连线；B．将灵敏电流表的一个探针接在一个电极上，用另一个探针接触导电纸，缓慢移动可划出许多点，使电流计指针不发生偏转，这许多点的连线即为一条等势线；C．在平板上先铺上白纸，再铺上复写纸，然后铺上导电纸；D．安装好电极接好电路；E．闭合开关S；F．在两电极的连线上，等距离取五个基准点，并复印在白纸上；G．电流表的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢移动到电流表指针不偏转时，复印一个点．这样反复移动，可复印出许多点，连接这些点的平滑曲线即为一条等势线．(1)在以上提供的步骤中，缺少一个很重要步骤，它是__使用灵敏电流计之前，应查明电流表指针偏转方向与通过它的电流方向之间关系，以便使用时能尽快找出等势点_________________________(2)在以上提供的步骤中，错误的步骤是__B．若将电流表的一个探针接在电极上，而另一探针与导电纸接触，而探针间总存在电势差，其指针总会偏转．使用灵敏电流计按B步骤无法准确地找出等势点_____________________________________(3)将以上正确步骤选出，并按正确的操作顺序将步骤的序号排列__C、D、A、F、E、G_______________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 )A．100pA B．O．5mA C．10mA(2)若有几种输出电压的直流电源供选用，应选用 ( B )A．1．0V B．6．0V C．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___大______的平木板(选填“大”、“小”)．4．在用模拟法描绘静电场等势线实验中，某同学将两平行的长条形电极紧压在导电纸上(导电纸铺在平板上)，并分别接在低压恒定直流电源两极，如图5—16所示．现取一金属圆环，将其压放在两极之间的导电纸上，再在灵敏电流计上正、负极柱上分别连接两探针(I)、(Ⅱ)，对环内导电纸上电场进行测试，则：(1)当两探针(I)、(Ⅱ)与环内导电纸上任意两点相接触时，电流表指针将__________(选填“左偏”、“指零”、“右偏”)(2)当两探针(I)、(Ⅱ)与圆环上任意两点相接触时，电流表指针将__________(选填“左偏”、“指零”、“右偏”)(3)当两探针(I)、(Ⅱ)分别与环上‘、环内导电纸相接触时，电流表指针将__________ (选填“左偏”、“指零”、“右偏”)综合以上测试，表明__________．5．实验室配备有以下实验器材：A．学生电源；B．圆柱形金属电极(附有接线柱)；C．长条形电极；D．圆环形电极；E．灵敏电流表；F．毫安表；G．白纸、复写纸、导电纸、平木板；H．导线、开关若干．现要求用模拟法完成描绘带正电点电荷电场在平面上等势线，试分析：(1)选用器材有A、B、D、E、G、H (填选用器材代号)．(2)安装电极时，应注意：(a) 安装电极时，、将圆枉彤金属电极压放在导电纸正中央，且圆柱形电极处在圆环形电极的圆心处(b) 接电源时应将电源正极与圆柱形电极相接，将电源负极与圆环形电极相连【答案与提示】1．A．B、C(导致描绘出的等势线成畸形，其原因很多：(a)可能由于电流表的灵敏度不高，导致描点不准确，绘出的等势线与实际的的情形有出入；(b)可能由于电极与导电纸间接触不良，形成较大的接触电阻，因而影响了导电纸上电场的分布，使实验者描绘出的等势线与在正常情形下有出入；(c)导电纸上导电物质涂层不均匀情形与涂层均匀情形相比，导电纸上电场的分布也不相同，因而通过描点法得出的两种情形下不相同，出现所谓畸形……．) 2．(1)使用灵敏电流计之前，应查明电流表指针偏转方向与通过它的电流方向之间关系，以便使用时能尽快找出等势点；(2)操作错误的步骤是B．若将电流表的一个探针接在电极上，而另一探针与导电纸接触，而探针间总存在电势差，其指针总会偏转．使用灵敏电流计按B步骤无法准确地找出等势点；(3)C、D、A、F、E、G3．(1)A(从精确描述的角度选择，应选用精度比较高的电流表．)；(2)B(从安全角度考虑不宜选用C；从精确的角度考虑不宜选用A，选用B，既安全又操作可行、误差较小．)；(3)为减小描绘误差，圆柱形极柱间距稍大为好．4．(1)指零，处于静电平衡的导体内部不存在电场，因而各点电势相等；(2)指零，处于静电平衡的导体环C是等势体；(3)指零，导体环C压在导电纸上，处于静电平衡，环内和环上各点电势均相等． 5．(1)A、B、D、E、G、H (2)(a)安装电极时，、将圆枉彤金属电极压放在导电纸正中央，且圆柱形电极处在圆环形电极的圆心处；(b)接电源时应将电源正极与圆柱形电极相接，将电源负极与圆环形电极相连．。
用DIS描绘电场的等势线(学生实验)一、实验目的用描迹法画出电场中一个平面上的等势线二、实验原理用DIS的电压传感器探测等势点，用描迹法把等势点连接成等势线。
用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场，当两探针与导电纸上电势相等的两点接触时，与探针相连的电压传感器的示数为零，从而可以利用电压传感器找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘出等势线。
三、实验器材DIS、木板、白纸、复写纸、导电纸、图钉若干、电池、电键、圆柱形电极两个、导线、电压传感器。
四、实验步骤1. 安装实验装置在平整的木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸。
将导电纸的导电面朝上，用图钉将它们固定好。
在导电纸上放两个与它接触良好的圆柱形电极，将电极A与电源的正极相连作为“正电荷”，电极B与电源的负极相连作为“负电荷”。
两个电极之间的距离约为10cm，电压为4—6V。
将两探针通过电压传感器连接到数据采集器的输入口。
2. 实验测量（1）选择基准点先将两个电极的位置压印在白纸上，然后在两电极的连线上，选取间距大致相等的5个点作为基准点，并用探针印在白纸上。
（2）探测等势点将两个探针分别拿在左右手中，用左手的探针跟导电纸上的某一基准点接触，然后用右手中的探针在导电纸平面上找若干个与基准点的电势差为零的点，用探针把这些点一一压印在白纸上，照这样的方法在每个基准点的两侧，各探测出五个等势点，每个等势点大约相距1cm。
（3）画等势线取出白纸，根据五组等势点画出五条平滑的曲线，它们就是等势线。
五、注意事项1. 安放导电纸，导电面应朝上，且电极与导电纸的相对位置不能改变.2. 寻找等电势点时，应从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可大跨度地移动，以免电势差过大.3. 探测等势点不要靠近导电纸的边缘，因为导电纸边缘处的等势线会变形.【例1】在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序（自上而下）是①②③。
在实验中，按下电键，接通电路，若一个探针与基准点O接触，另一探针已分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a、b，则当此探针与a点接触时，电表的指针应（填“左偏”、“指零”或“右偏”）；当此探针与b点接触时，电表的指针应（填“左偏”、“指零”或“右偏”）.【例2】“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，采用的装置如下图甲所示。
实验用描迹法画出电场中平面上的等势线1．(9分)在实验中，发现等势线发生了畸变，则产生误差的原因可能是()A．电流表的灵敏度不高B．电极与导电纸接触不良C．导电纸涂层不够均匀D．以上说法都不对【解析】当灵敏电流表的灵敏度不高时，导致描点不准确，绘出的等势线与实际的情形有出入，因此A选项正确；对B项，当电极和导电纸接触不良时，形成较大的接触电阻，因而影响导电纸上电场分布，使等势线产生畸变；对C项，由于导电物质涂得不均匀与涂得均匀情形相比，导电纸上电场分布也不相同，因而出现畸形．【答案】ABC2．(9分)图为描绘电场中等势线的装置示意图，所用的灵敏电流表是电流从哪一接线柱流入，其指针就向哪一侧偏转．在寻找基准点O的另一等势点时，探针Ⅰ与O点接触，另一探针Ⅱ与导电纸上的c点接触，电流计的指针向负接线柱偏转，为了尽快探测到新等势点，探针Ⅱ应由c点逐渐()A．向上移B．向下移C．向左移D．向右移【解析】G表中电流由探针Ⅱ流入电流表，再由探针Ⅰ流出电流表，说明探针Ⅱ接触的c点电势比基准点O的电势高，为了尽快找到基准点O的等势点，应降低探针Ⅱ的电势，即向左移动．【答案】 C3．(9分)(2009·海淀模拟)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，如图所示，所用的电表指针偏转方向与流入电流的关系是：当电流从正接线柱流入电表时，指针偏向正接线柱一侧．一位学生用这个电表探测基准点2两侧的等势点时，把接电表正接线柱的探针E1接触基准点2，把接电表负接线柱的探针E2接触纸上的某一点，发现表的指针发生了偏转，为了探测到等势点，则()A．若电表指针偏向正接线柱一侧，E2应右移B．若电表指针偏向正接线柱一侧，E2应左移C．若电表指针偏向负接线柱一侧，E2应右移D．若电表指针偏向负接线柱一侧，E2应左移【解析】该题考查描绘等势线的实验原理和理解、推理能力．由题图可知A点电势高于B点电势，若电表指针偏向正接线柱一侧，说明探针E1的电势高于E2的电势，E2应向左移动，所以B项正确；若指针偏向负接线柱一侧，说明探针E2的电势高于E1的电势，E2应向右移动，C项正确，D项错．【答案】BC4．(9分)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，根据不同的实验原理应相应选取不同的测量电表，下列选项正确的是() A．若用“等电势差”描绘等势线，用电压表B．若用“等电势”描绘等势线，用灵敏电流计C．用灵敏电流计描绘等势线时，两探针可分别与电极接触D．用电压表描绘等势线时探针可与电极接触【解析】用电压表描绘等势线时，是寻找与某基准点到电极之间电势差相等的点，用电流计描绘等势线是寻找与某基准点等势的点，所以A、B选项正确．用灵敏电流计描绘等势线时，两探针不能分别与电极接触．因为这样会由于电流过大烧坏电流表，所以C选项错误．用电压表描绘等势线时，一探针与电极接触，另一探针在某基准点附近寻找基准点的等势点，所以D选项正确．【答案】ABD5．(9分)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，先在导电纸上画出电极a、b(模拟点电荷)的连线，在连线上选取间距大致相等的5个点c、d、e、f、g，如图所示，G为灵敏电流表，甲、乙为两探针，则实验中()A．探针甲不动，移动乙B．探针乙不动，移动甲C．电流表示数为零时说明电流表断路D．图中虚线表示电场线【解析】在做描述静电场的实验中，一个探针放在基准点上不动(甲探针)移动另一探针(乙探针)，故选项A对，B错．对C项，电流计示数为零，说明等电势，所以C选项错误．对D选项，虚线为等势线，故D选项错误.【答案】 A6．(9分)(2008·大连模拟)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，若将电源电压降低一些，则() A．描绘出的等势线形状与原来相同B．描绘出的等势线形状与原来不同C．基准点之间的电势差比原来小一些D．基准点之间的电势差比原来大一些【解析】描绘出等势线形状与电压升高或降低一些无关，所以选项A正确，电源电压降低后，两电极间电压降低，距离没变，所以电场强度减小，基准点间电势差减小，所以选项C正确．【答案】AC7．(9分)(2009·徐州质检)下列哪些措施不会影响所描绘的等势线的形状()A．把直流电源的电压变为原来的两倍B．把直流电源改为交流电源C．把圆柱形电极改为长方体电极D．把灵敏电流表换成内阻很大的电压表，利用电压表探测基准点的等势点【解析】A、D不会改变等势线的形状，用交流电源不能做本实验，B项错，改为长方体电极后，电场的分布改变了，描绘的等势线形状会改变．C项不对．【答案】AD8．(12分)(2009·北京海淀区期末)如图所示，两个金属条制成的电极A、B平行放置并用螺栓紧紧地压在导电纸上，与导电纸接触良好，接通电源后用描迹法画出金属板间电场在平面上的等势线，在此实验中：(1)灵敏电流计指针偏转方向与流入电流的关系是：当电流从正(负)接线柱通入电流计时，指针偏向正(负)接线柱一侧．如图所示，一位同学用这个电流计探测基准点“1”两侧的等势点时，把接电流计负接线柱的探针P1压紧基准点“1”，把接电流计正接线柱的探针P2接触导电纸上某一点，发现电流计的指针偏向负接线柱一侧，则探针P2与导电纸的接触点应向________移(填“左”或“右”)．(2)在此实验中，为使所测定等势点的位置更精确，两极间的电压应适当________一些(填“大”或“小”)．【答案】(1)左(2)大9．(12分)(2009·浙江金华十校高三联考)均匀导电纸上放置两平行的长方形银条，如图甲所示，两银条上的A0和B0点连接电动势为6V的电池，一理想电压表的负接线柱接A0，正接线柱接一探针P.(1)当P接于B1时，电压表的读数是多少？将P沿B1B2移动会观察到什么？(2)若将探针沿A0B0移动，并将所记录的电压表读数U对探针与A0的距离x绘成图线，如图乙所示．①说出在A0B0上U的变化．②求点X的电场强度，并说明其方向．③忽略边际效应，在图甲的两银条间粗略描绘电势递增为1V的等势线．【答案】(1)6V电压表读数保持不变(2)①当探针P沿A0B0移动时，1cm<x<9cm间电压U随x均匀增加，由0增至6V②E＝75V/m，方向由B0指向A0③A0B0间的等势线为一组平行于A1A2的直线，极板及相邻等势线间的间距为1.33cm，等势线如图所示10．(13分)(2009·石家庄质检)在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中，用在导电纸上形成的电流场模拟静电场，描绘一个平面上的等势线．吴利同学想模拟带负电的点电荷附近电场在一个平面上的等势线，他在木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸，并用图钉固定，然后在导电纸中央固定一个小圆柱形电极A，如图甲所示．(1)还需要一个什么形状的电极？答：__________.在图甲中画出示意图，并完成电路连接；(2)通电后，要描绘出过C点的等势线，还需要的仪器是__________，操作步骤是__________；(3)描绘出的等势线应是正圆形，而实验中实际得到的图样却出现明显变形，如图乙所示．右边明显偏离圆形而向外凸起，其原因可能是__________(写出一个即可)．【答案】(1)圆形如图所示(2)带两个探针的灵敏电流表用一个探针与导电纸上的C点接触，另一个探针在导电纸上试触，触到某一点时如果电流表指针不偏转，则把这点记录下来，再把记录下来的点连成一条光滑的曲线，即为过C点的等势线(3)导电纸各处的电阻率不均匀，右边部分的电阻率比其他部分大；或圆形电极不规则，右边部分半径大。
考点训练58 实验：描绘电场中的等势线1.（6分）在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，发现等势线发生了畸变，则产生误差的原因可能是（）A.电流表的灵敏度不高B.电极和导电纸接触不良C.导电纸涂层不够均匀D.以上说法都不对答案：ABC解析：由于电流表灵敏度不高，会导致所测的等势点间出现电势差，甚至电势差较大，会影响等势线的形状.电极与导电纸接触不良，及导电纸所涂导电物质不均匀，都会影响电流场的分布，因此所描的等势线形状与理想情况有差别.所以A、B、C三种情况都会使等势线畸变.2.（6分）在描绘等势线的实验中，若将电源电压提高为原来的2倍，则以下说法正确的是（）A.描绘得到的等势线形状与原来相同B.描绘得到的等势线形状与原来不同C.找基准点的等势点时每次移动的跨度应适当大些（与原来相比）D.找基准点的等势点每次移动的跨度应适当小些（与原来相比）答案：AD解析：提高两电极间的电压不会影响等势线的形状，只是增加了距离一定的两点（非等势点）间的电势差，所以寻找与基准点电势相等的点时，移动的跨度要小些，避免损坏电表，所以A、D两项正确.3.（6分）描绘电场中等势线的实验装置如右图所示，如果以A、B两个电极的连线为x轴，以A、B连线的中垂线为y轴，并将一个探针固定置于y轴的某一点，合上开关S，而将另一探针由图中a点沿直线移到b点的过程中，灵敏电流计指针与零刻度夹角的变化情况是（）A.逐渐减小B.逐渐增大C.先变大后变小D.先变小后变大答案：D解析：由该实验原理可知：该电场的等势线分布状况如右图所示，且φb＞φO＞φa.因此另一探针由a点沿直线移到b点的过程中，两探针间的电势差先减后增，即电流表的指针与零刻度的夹角是先变小后变大，D 正确.4.（6分）在“描绘等势线”的实验中，将一探针接于某一基准点，用另一探针在导电纸上各处探测，而灵敏电流计皆无反应.造成此现象的原因可能是（）A.导电纸放反了B.灵敏电流计有毛病C.电极与导电纸接触不好D.干电池损坏了答案：ABCD解析：电流计无反应，表明可能电流计有毛病或电路某处存在问题.5.（6分）用电流场模拟静电场描绘电场中的等势线，下列哪些情况是能够实现的（）A.如上图（a）圆柱形电极A、B均接电源正极，用以模拟等量正电荷的电场B.如上图（b）圆柱形电极A接电源正极，圆环形电极B接电源负极，用以模拟正点电荷的电场C.如上图（c）两平行的长条形电极分别接电源正、负极，用以模拟匀强电场D.如上图（d）圆柱形电极A接电源负极，用以模拟负点电荷的电场答案：BC解析：由于导电纸上的电流必须从高电势处流向低电势处，因此（a）图中不能形成电流，选项A错误.（b）图中电极A、B间可形成电流，且与点电荷电场的分布相似，故选项B正确.（c）图中电极A、B间可形成电流，且两极板中间部分接近匀强电场的分布，选项C正确.在（d）图中只有一个电极，无法形成电流，故无法模拟负点电荷的电场.6.（6分）如图所示，在用电流场模拟静电场等势线的实验中在下列给出的器材中，应该选用的是_________（用器材前的字母表示）.A.6 V的交流电源B.6 V的直流电源C.100 V的直流电源D.量程0—0.5 V，零刻度在刻度盘中央的电压表E.量程0—300 μA，零刻度在刻度盘中央的电流表在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺在木板上，它们的顺序（自上而下）是①________________，②________________，③________________.答案：BE ①导电纸②复写纸③白纸解析：要用直流电源形成稳恒电流场，以模拟静电场，应选6 V的直流电源.要用探针寻找等势点，电流表灵敏度要高，指针能向左、向右偏转即零刻度在刻度盘中央的电流表.导电纸应在最上面且涂有导电物质的一面向上，以便用探针寻找等电势点.白纸是为了记录等势点的，应在下面，复写纸应在二者之间.7.（10分）2006全国调研试题下图是描绘电场中等势线的实验装置，则：（1）图中有7个等间距的点，其中A、B为_____________；（2）当电流从标有“+”号的接线柱流入灵敏电流计G时，其指针正向偏转，当灵敏电流计表针_____________（选填“正向”“负向”或“指零”）时，探针所接触的两点恰是等势点；（3）当探针1接在F点时，探针2应向_____________（选填“左”或“右”）移，才能找到等势点；（4）若每相差一定的电势就画一条等势线，那么这些等势线在空间的分布是（）A.以两极连线为轴的轴对称图形B.以两电极连线的中垂线为轴的轴对称图形C.以两电极连线的中点为中心的中心对称图形D.各等势线之间的距离相等E.距电极越近，等势线越密集答案：（1）金属圆柱形电极（2）指零（3）右（4）ABCE解析：（1）金属圆柱形电极其中A为正极，B为负极.本实验运用了模拟法，即用恒定电流场来代替静电场，这两个电极等效于两个等量异种点电荷.（2）指零要使灵敏电流计G的指针偏转，则必须有电流流过灵敏电流计，这要求两探针所接触的两点间存在电势差.反之，当灵敏电流计G的指针指零时，就表明探针所接触的两点恰是等势点.（3）略（4）等量异种电荷所形成电场的等势线是以电极连线的中垂线（可规定为零等势线）为对称轴的对称图形，正、负电荷也处于对称位置.这个对称图形的基础必须是相等电势差的等势线，如果不是相差一定的电势的等势线，则没有上述对称关系.另一种对称是以两电荷的连线为对称轴，上面一半等势线和下面一半等势线相对称，这也是一种对称关系.故ABCE正确.8.（8分）右图所示为描绘电场中等势线的装置，图中A、B、C、D、E间距相等，其中A、B为金属圆柱.当电流从正接线柱流入G表时，其指针向正接线柱一侧偏转.（1）当G表指针___________时，说明探针所接触的两点正是等势点.（2）当探针Ⅰ接在E点、探针Ⅱ接在某点时，G表指针偏向负接线柱一侧.为了找到等电势点，探针Ⅱ应向___________（填“左”或“右”）移，才能找到等电势点.答案：（1）不偏转（或指零）（2）左解析：（1）当灵敏电流表指针不偏转时，说明两探针所接触的两点是等电势点.（2）该表指针偏转方向与电流方向的关系已查明，即指针向哪个接线柱一侧偏转，这个接线柱的探针接触点的电势就高.现在电流表指针偏向负接线柱一侧，说明探针Ⅱ接触点的电势高，根据图示电源的极性，探针Ⅱ应向左移才能寻得基准点E的等电势点.9.（10分）如图所示装置中，两平行铁夹正中央放上一铜质圆环C紧压在导电纸上不接电源，代表电场中所放导体，某同学用灵敏电流计接出两个探针描绘出平面上等势线和电场线如图中所示.求：（1）当两个探针探测C环内任意两点时，电流表指针应___________（填“左偏”“指零”或“右偏”），表明在电场中___________.（2）当两个探针探测C环表面各点时，电流表指针应___________（填“左偏”“指零”或“右偏”）表明___________.（3）从这位同学描绘的图中可以看出___________.答案：（1）见解析（2）指零（3）见解析解析：（1）指零，处于静电平衡状态的导体为等势体.（2）指零，处于静电平衡状态的导体表面为等势面.（3）导体表面的场强跟表面垂直，电场线和等势面处处垂直相交.10.（10分）某同学为完成电场中等势线的描绘实验，准备使用如下图所示的实验器材，请回答下列各问：（1）如图所示实验器材中，A和B是__________，D是__________，E1和E2是__________.（2）如图所示中，C是铺在木板上的导电纸、白纸和复写纸，这三种纸自下而上铺叠的顺序是__________.（3）本实验的原理是利用__________纸上形成的__________场来模拟静电场，因此对所模拟的静电场来说，图中的A相当于__________，B相当于__________.答案：（1）两个圆形电极灵敏电流表两个探针（2）白纸、复写纸、导电纸（涂导电物质的一面向上）（3）导电稳恒电流的电正电荷负电荷11.（10分）在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，提供了下面一些操作步骤：A.在导电纸上画出两电极的连线B.将灵敏电流表的一个探针接在一个电极上，用另一个探针接触导电纸，缓慢移动可找出许多点，使电流表指针不发生偏转，这许多点的连线即为一条等势线C.在平板上先铺上白纸，再铺上复写纸，然后铺上导电纸，有导电物质的一面向上D.安装好电极接好电路E.闭合电键SF.在两极的连线上，等距离取五个基准点，并复印在白纸上G.电流表的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢地移动到电流表的指针不发生偏转时，复印一个点.这样反复移动，可以复印出许多点，连接这些点的平滑曲线即为一条等势线.（1）在以上提供的步骤中，缺少一个很重要的步骤，它是____________________________.（2）在以上的步骤中，错误的步骤是______________________________________________.（3）将以上正确的步骤选出，并按正确的操作顺序将步骤的序号排列好________________.答案：（1）使用灵敏电流计之前，应该查明电流表的指针偏转方向和通过它的电流方向之间的关系，以便使用时能尽快地找到等势点.（2）操作错误的步骤是B.若将电流表的一个探针接在电极上，而另一个探针与导电纸接触，这样探针之间总是存在着电势差，其指针总会偏转，使用灵敏电流计B的步骤无法找到等势点.（3）CDAFEG12.（6分）在电场中描绘等势线的实验中，如改用电压表代替灵敏电流表，该如何找出等势点？答案：因电压表测量的是两点间的电势差，故可把电压表的一端接在电极上，另一端接探针，使探针在各基准点及基准点周围各点测量，电压表读数相等的点为等势点.13.（10分）如图（a）所示是“电场中等势线的描绘”的实验器材实物图，其中灵敏电流表的内部结构原理图如图（b）所示.请用实线作导线连实物电路图.答案：。
