上海物理高考：用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線

1、實(shí)驗(yàn)十二用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線三、【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠妹枋龇ó?huà)出電場(chǎng)中一個(gè)平面上的等勢(shì)線。實(shí)驗(yàn)器材DIS（數(shù)字信息系統(tǒng)）、木板、白紙、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)電紙、圖釘若干、電池、電鍵、圓柱形電極兩個(gè)。實(shí)驗(yàn)原理用DIS的電壓轉(zhuǎn)感器探測(cè)等勢(shì)點(diǎn)，用描跡法把等勢(shì)點(diǎn)連接成等勢(shì)線。實(shí)驗(yàn)步驟1、安裝實(shí)驗(yàn)裝置如圖9-19所示，在一塊平整的木板上，依次鋪放白紙、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)電紙，導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面向上，用圖釘將它們固定好。在導(dǎo)電紙上方兩個(gè)與它接觸良好的圓柱形電極，電極A與電源的正極相連作為“正電荷”，電極B與電源的負(fù)極相連作為“負(fù)電荷”。兩個(gè)電極之間的距離約為10cm,電壓為46V。將兩探針通

2、過(guò)電壓傳感器連接到數(shù)據(jù)采集器的輸入口，點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)單”中的“電壓測(cè)量”，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。ffl9192、實(shí)驗(yàn)測(cè)量(1)選擇基準(zhǔn)點(diǎn)先將兩個(gè)電極的位置壓印在白紙上，然后在兩電極的連線上，選取間距大致相等的5個(gè)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，并用探針把它們的位置壓印在白紙上。(2)探測(cè)等勢(shì)點(diǎn)將兩個(gè)探針?lè)謩e拿在左、右手，用左手中的探針跟導(dǎo)電紙上的某一基準(zhǔn)點(diǎn)接觸，然后用右手中的探針在導(dǎo)電紙平面上找若干個(gè)與基準(zhǔn)點(diǎn)的電勢(shì)差為零的點(diǎn)，()用探針把這些點(diǎn)一壓印在白紙上。照這樣的方法，在每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的兩側(cè)，各探測(cè)出五個(gè)等勢(shì)點(diǎn)，每個(gè)等勢(shì)點(diǎn)大約相距1cm。(3)畫(huà)等勢(shì)線9-取出白紙，根據(jù)五組等勢(shì)點(diǎn)畫(huà)出五條平滑的曲線，它們就是等勢(shì)線(圖20)自主

3、活動(dòng)：想一想，能不能根據(jù)這些等勢(shì)線在白紙上畫(huà)出兩個(gè)異種電荷的電場(chǎng)線？畫(huà)畫(huà)看。自主活動(dòng)：根據(jù)圖9-15,畫(huà)出地球表面附近電場(chǎng)的電場(chǎng)線，判斷地球表面帶電的電性。十三、DIS實(shí)驗(yàn)描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線1、本實(shí)驗(yàn)的目的，是用法畫(huà)出電場(chǎng)中一個(gè)平面上的線。2、本實(shí)驗(yàn)的原理是用在導(dǎo)電紙上形成的場(chǎng)模擬場(chǎng)來(lái)做實(shí)驗(yàn)的。3、圖為實(shí)驗(yàn)裝置及在導(dǎo)電紙上畫(huà)出的等勢(shì)線圖。L-V)匚詫壓傳搞卷"噎壓律盛器(1)實(shí)驗(yàn)中，將甲探針跟導(dǎo)電紙上某一基準(zhǔn)點(diǎn)接觸，判斷乙徒針接觸的點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的電勢(shì)差為零的依據(jù)是計(jì)算機(jī)顯示屏上電壓數(shù)值為。(2)若電極A與電源正極相連，電極B與電源負(fù)極相連，Gg兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為Uc、Ug,則UcUg。(填

4、大于、等于或小于)(3)在圖上畫(huà)出表示兩個(gè)異種電荷間的電場(chǎng)線。答案：十二1.描跡等勢(shì)線2.電流3.(1)零(2)大于(3)圖略十一、電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪題1某同學(xué)為完成“電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪”實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)回答下列各問(wèn)：(1)如圖所示實(shí)驗(yàn)器材中，A、B是，口是，E1、E2是。(2)如圖所示中C是鋪在木板上的導(dǎo)電紙、白紙和復(fù)寫(xiě)紙，這三種紙自下而上鋪疊的順序是。(3)本實(shí)驗(yàn)的原理是利用紙上形成的場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)。因此對(duì)所模擬的靜電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，圖中的A相當(dāng)于，B相當(dāng)于。解：(1)兩個(gè)圓形電極，靈敏電流表，兩個(gè)探針。(2)白紙、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)電紙(涂導(dǎo)電物質(zhì)的一面向上)。(3)導(dǎo)電、穩(wěn)恒電流的

5、電流、正電荷、負(fù)電荷本實(shí)驗(yàn)的原理是利用穩(wěn)恒電流的電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，A、B電極間加電壓后，電流從A經(jīng)導(dǎo)電紙流向B,導(dǎo)電紙上的電流分布與等量異種電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)是相似的，因而通過(guò)測(cè)導(dǎo)電紙上的電勢(shì)相等的點(diǎn)可以描繪出電場(chǎng)中一個(gè)平面上的等勢(shì)線的分布圖。題2在電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪實(shí)驗(yàn)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(dāng)電流從正接線柱流入電表D時(shí)，指針偏向正接線住柱一側(cè)，某同學(xué)用這個(gè)電表探測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)2兩側(cè)的等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，把接電表正接線柱的E1觸在基準(zhǔn)點(diǎn)2上，把接負(fù)接線柱的E2接觸在紙上某一點(diǎn)，如圖所示，若發(fā)現(xiàn)電表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，該同學(xué)移動(dòng)E2的方向正確的是（）。A.若電表的指針偏向正接線柱一側(cè)，E2

6、向右移動(dòng)B.若電表的指針偏向正接線柱一側(cè)，E2向左移動(dòng)C.若電表的指針偏向負(fù)接線柱一側(cè)，E2向右移動(dòng)D.若電表的指針偏向負(fù)接線柱一側(cè)，E2向左移動(dòng)解：選RC由題設(shè)知：當(dāng)電流從正接線柱流入電表時(shí)，指針偏向正接線柱一側(cè)，所以A、B選項(xiàng)中電流是從正接線柱流入電流表的，即電流從2基準(zhǔn)點(diǎn)流進(jìn)探針E1,流經(jīng)電流表，從E2探針流出，故2基準(zhǔn)點(diǎn)的電勢(shì)高。又因?yàn)锳電極柱接電源正極，所以探針E2應(yīng)向高電勢(shì)處移動(dòng)才可能找到2基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)。即向左移動(dòng)。C、D選項(xiàng)中電流是從負(fù)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(zhǔn)點(diǎn)2流出，故基準(zhǔn)點(diǎn)2的電勢(shì)低，所以探針E2應(yīng)向低電勢(shì)處移動(dòng)才可能找到2基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)

7、點(diǎn)，即向右移動(dòng)。題3在“描繪電場(chǎng)中等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中，有如下一些操作步驟：A.在導(dǎo)電紙上畫(huà)出電極間連線；B.將靈敏電流表的一個(gè)探針接一個(gè)電極，用另一個(gè)探針接觸導(dǎo)電紙，緩慢移動(dòng)，可找出一系列等電勢(shì)點(diǎn)；C.在平板上先鋪上白紙，在鋪上復(fù)寫(xiě)紙，然后在鋪上導(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(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)c、d、e、f、g,并復(fù)印在白紙上如圖所示；F.電流表的一個(gè)探針接觸某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)不動(dòng)，另一個(gè)探針緩慢地移動(dòng)到電流表不偏轉(zhuǎn)時(shí)，復(fù)印一點(diǎn)，即可找出許多等電勢(shì)點(diǎn)；G.閉合電鍵。上述步驟合理操作順序?yàn)椤＝猓篊、DA、E、GF。不能進(jìn)行B步驟的操作，因?yàn)樵趯?dǎo)電紙上移動(dòng)的探針與另一個(gè)探針?biāo)?/p>

8、接的電極很遠(yuǎn)時(shí)電流較大，容易損壞電流計(jì)。題4描繪電場(chǎng)中等勢(shì)線的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，如果以A、B兩個(gè)電極連線為x軸，以A、B連線的中垂線為y軸，并將一個(gè)探針固定在y軸上的某一點(diǎn)，合上電鍵S,而將另一探針由x軸的B電極處沿軸向右移動(dòng)到A電極的過(guò)程中，靈敏電流表G的指針偏角是。（填大小變化情況）解：先由大到小，然后由小到大。由題意知，B電極相當(dāng)于負(fù)電荷，A電極相當(dāng)于正電荷，x軸即為等量異號(hào)電荷連線，y軸即為等量異號(hào)電荷連線的中垂線，靈敏電流表指針偏角表征的是兩探針?biāo)谖恢锰巸牲c(diǎn)間的電勢(shì)差。當(dāng)另一探針沿x軸從B電極處向右移動(dòng)到A電極處的過(guò)程中，因y點(diǎn)電勢(shì)為零（等勢(shì)線延伸至無(wú)限遠(yuǎn)）。x軸的負(fù)半軸上各點(diǎn)的電

9、勢(shì)低于零，且距坐標(biāo)原點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)電勢(shì)越低，和y軸的電勢(shì)差越大，離坐標(biāo)原點(diǎn)越近的點(diǎn)電勢(shì)越高，越接近于零。因此在x軸上的探針在由B移至坐標(biāo)系原點(diǎn)的過(guò)程中表的指針偏角由大變小，直至為零。在x軸的正半軸上的各點(diǎn)的電勢(shì)都高于零，且距坐標(biāo)系原點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)電勢(shì)越高，和y軸上各點(diǎn)的電勢(shì)差越大，反之電勢(shì)越低。和y軸的電勢(shì)差越接近于零。因此在x軸上移動(dòng)的探針過(guò)坐標(biāo)系原點(diǎn)之后，繼續(xù)向A點(diǎn)移動(dòng)的過(guò)程中，兩探針間的電勢(shì)差逐漸增大，表的指針的偏角也會(huì)從零開(kāi)始逐漸增大。注電流表指針偏角的大小取決于兩探針間的電勢(shì)差；0在電流表指針偏角由大到小和由小到大兩過(guò)程中，指針的偏轉(zhuǎn)方向是相反的。心源J-*iLEZjJ題5在用電流場(chǎng)模擬靜電

10、場(chǎng)描繪電場(chǎng)等勢(shì)線的實(shí)驗(yàn)中，在下列所給出的器材中，（1）應(yīng)該選用的是（用器材前的字母表示）A、6V的交流電源B、6V的直流電源C、100V的直流電源D量程00.5V,零刻度在刻度盤(pán)中央的電壓表E、量程0300UA,零刻度在刻度盤(pán)中央的電流表（2）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩電極間的距離約為cm,在兩電極問(wèn)應(yīng)等間距的取個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。（3）在實(shí)驗(yàn)中，按下電鍵，接通電路，若一個(gè)探針與基準(zhǔn)點(diǎn)O接觸，另一探針已分別在基準(zhǔn)點(diǎn)O的兩側(cè)找到了實(shí)驗(yàn)所需要的兩點(diǎn)a、bo如圖所示，則當(dāng)此探針與a點(diǎn)接觸時(shí)，電表的指針應(yīng)（左偏，指零，右偏）；當(dāng)此探針與b點(diǎn)接觸時(shí)，電表的指針應(yīng)（左偏，指零，右偏）解（1）B、E（2）10、5（3）指零、指

11、零本實(shí)驗(yàn)利用靈敏電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況可以判斷電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)高低，根據(jù)兩等勢(shì)點(diǎn)間不會(huì)產(chǎn)生電流的規(guī)律可知，當(dāng)電流表的指針不偏轉(zhuǎn)時(shí)，跟電流表相連的兩個(gè)探針相接觸的兩點(diǎn)電勢(shì)相等。題6”電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪”實(shí)驗(yàn)中有關(guān)注意事項(xiàng)的下列說(shuō)法，正確是()A、注意各種紙的鋪放的順序，只要把導(dǎo)電紙?jiān)谧钌厦婢托辛薆、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電極與導(dǎo)電紙的相對(duì)位置不能改變C、兩個(gè)電極應(yīng)與導(dǎo)電紙接觸良好D為了保護(hù)靈敏電流表，在探針探測(cè)等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，兩探針間距不能太大解選B、CD本實(shí)驗(yàn)是利用在電極間加上恒定電壓后，電流在導(dǎo)電紙上分布產(chǎn)生的恒定電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)，這就要求除注意各種紙的鋪放順序外，還要注意讓導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面向上放置，并使電極與導(dǎo)電紙接觸良好，故A錯(cuò)、C正確實(shí)驗(yàn)中為描繪一個(gè)平面上等勢(shì)線的分布圖，要求電極和導(dǎo)電紙的相應(yīng)位置不能改變。因?yàn)殡妶?chǎng)中各場(chǎng)點(diǎn)的電勢(shì)是由場(chǎng)源和場(chǎng)點(diǎn)的位置決定的，故選B在探測(cè)等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，若兩探針間距太大，回造成有較大電流通過(guò)靈敏電流表而損壞電流表，D也正確。題7在電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪的實(shí)驗(yàn)中，如改用電壓表代替靈敏電流表，該如何找出勢(shì)點(diǎn)？解因電壓表測(cè)量的是兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，故可把電壓表的一端的探針接在電極上，另一端的探針在各基準(zhǔn)點(diǎn)及其周?chē)鼽c(diǎn)測(cè)量，電壓表度數(shù)相等的點(diǎn)為等勢(shì)點(diǎn)。由于電壓表的內(nèi)阻一般都很大，因此內(nèi)阻對(duì)原來(lái)恒定點(diǎn)流場(chǎng)的分布情況的影響可忽略不計(jì)。題8在電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪實(shí)驗(yàn)中，在測(cè)定所有