上海物理高考：用DIS描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線

1、上海物理高考：用DI S描繪電場(chǎng)的等勢(shì)線作者：_日期: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嫵鲭妶?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

2、“負(fù)電荷”。兩個(gè)電極之間的距離約為10cm,電壓為46V。 將兩探針通過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”，開始實(shí)驗(yàn)。-7 -s 9 192、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)探針分別拿在左、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 1 cm

3、。(3)畫等勢(shì)線取出白紙，根據(jù)五組等勢(shì)點(diǎn)畫出五條平滑的曲線，它們就是等勢(shì)線(圖20)自主活動(dòng)：想一想，能不能根據(jù)這些等勢(shì)線在白紙上畫出兩個(gè)異種電荷的電場(chǎng)線？畫畫看。自主活動(dòng)：根據(jù)圖9-15,畫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)來做實(shí)驗(yàn)的。3、圖為實(shí)驗(yàn)裝置及在導(dǎo)電紙上畫出的等勢(shì)線圖(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)

4、極相連，C、g兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為Uc、Ug,則Uc Ugo (填大于、等于或小于)(3)在圖上畫出表示兩個(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)圖略卜一、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：(1)如圖所示實(shí)驗(yàn)器材中，A、B是, D 是, Ei、E2 是。白紙和復(fù)寫紙，這三種紙自下而(2)如圖所示中C是鋪在木板上的導(dǎo)電紙、 上鋪疊的順序是。(3)本實(shí)驗(yàn)的原理是利用 紙上形成的一場(chǎng)來模擬靜電場(chǎng)。因此對(duì)所模 擬的靜電場(chǎng)來說，圖中的A相當(dāng)于 一，B相當(dāng)于 解：(1)兩個(gè)圓形電極，靈敏電流表，

5、兩個(gè)探針(2)白紙、復(fù)寫紙、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 Ei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

6、表的指針發(fā)A.若電表的指針偏向正接線柱一側(cè),E2向右移動(dòng)生了偏轉(zhuǎn)，該同學(xué)移動(dòng)E2的方向正確的是()。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B、Co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Ei,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)?A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

7、流表從Ei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)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

8、步驟合理操作順序?yàn)?。解：C、D、A、E、G、F。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)拥碾姌O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電極處的過程中，因y點(diǎn)電勢(shì)為零（等勢(shì)線延伸至無限遠(yuǎn)）。x軸的負(fù)半 軸上各點(diǎn)的電勢(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)的過程中表的指針偏角由大變小，直至為零。在 x軸的正