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4课时实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线一、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__________的两点接触时，与探针相连的灵敏电流表中通过的电流为零，指针不偏转，从而可以利用灵敏电流表找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘出等势线．电势相等三、实验器材学生用低压直流电源或电池组(约6V)，灵敏电流表，开关，导电纸，复写纸，白纸，圆柱形金属电极两个，探针两支，图钉，导线若干，带固定螺杆的平整塑料板．四、实验步骤1．安装(1)在平整的塑料板(或木板)上依次使______、_______、_______(将导电面朝上)穿过螺杆铺放，将两个圆柱形铜电极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧紧(保证与导电纸接触完好)．白纸复写纸导电纸(2)两个圆柱形铜电极A、B相距约为10cm，将电极A、B分别与6V的直流电源的正、负极相连接，如右图所示．(3)将两根探针分别接到电流计的“＋”“－”接线柱上．2．选基准点在导电纸上画两个电极的连线AB，在连线上取大致等距的五个点作基准点a、b、c、d、e，并用探针把它们的位置复印在白纸上．3．探测等势点(1)接通电源，将探针接触电极A，另一探针接触________(注意跨度要小，保持电流表示数不要太大)掌握指针偏转方向与电流方向的关系．(2)将左手探针跟AB连线上某一基准点相接触，然后在导电纸平面AB连线旁距此基准点约1cm处轻轻移动右手探针，直到电流表指针____________，用探针把这一点位置复印在白纸上．导电纸不再发生偏转(3)按步骤(2)的方法在这个基准点两侧逐步由近及远地探测得到4～8个等势点．(4)按同样的方法，找出其余四个基准点的4～8个等势点，断开电源．4．画等势线取出白纸，根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线，如下图所示．一、注意事项1．灵敏电流表必须选零刻度在中央的(对双量程灵敏电流表应选较小的量程)，电源必须是直流稳压电源，电压为6V.2．电流表不要直接接在电源上，以防偶然出现的大电流烧坏电流表．3．几种纸的顺序：自下而上是白纸、复写纸、导电纸，其中导电纸有导电物质的一面向上．4．两圆柱形金属电极要与导电纸良好接触，且不能太靠近导电纸边缘．5．寻找等势点的方法：应从基准点附近由近及远逐渐推移，不能大幅度移动．6．导电纸上的导电物质很薄，寻找等势点时，不要用探针在导电纸上划动，要用点接触法．二、误差分析1．电流表的精度是产生误差的因素之一．2．导电纸是否符合要求也是产生误差的因素之一．(导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率，且导电涂层要均匀)3．电极与导电纸是否接触良好．4．圆柱形电极的大小也会给实验带来误差．(一般选直径为1cm的磨平铜柱作电极)一、对实验原理及操作过程的考查在“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．在平整的木板上，由下而上依次铺放白纸、复写纸和导电纸，A、B为两个电极，分别接在路端电压为6V的电源两端．A接电源正极，B接电源负极，在AB两点的连线上，有a、b、c、d、e五个等间距的点．(1)五个基准点中，电势最低的点是：_____.(2)若用图乙中的灵敏电流表的两个接线柱引出的两个表笔(探针)分别接触图甲中的d、f两点(d、f连线和A、B相连垂直)时，指针向左偏(若电流从红表笔流进时，指针向右偏)，则电流表的红表笔接触在________点．(3)若用图乙中的灵敏电流表的两个表笔(探针)分别接触图甲中的a、g两点(a、g连线和A、B连线垂直)时，发现电流表指针偏离刻度盘中央位置．为使指针仍指在刻度盘中央(即不发生偏转)，应将接g的表笔向________(填“左”或“右”)移动．【解析】(1)电路中，电源正极电势最高，负极电势最低，因而基准点中e点电势最低．(2)由题意知电流表是红进右偏，黑进左偏，由电路分析知φd＜φf今指针左偏，说明电流是黑进，即黑笔处电势高，红笔处电势低，红笔接在d点．(3)据电路电势分布：φa＞φg，φ左＞φ右，接g的表笔应向左移动．【答案】(1)e(2)d(3)左【点评】判断探针移动方向时，首先要弄清：(1)哪点电势高，(2)电流(电流从高电势点流向低电势点)从哪个探针流入电流计，(3)电流计指针偏转方向与电流的方向之间的关系．二、对实验步骤的考查在“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，缓慢移动可划出许多点，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．D．安装好电极，接好电路．E．闭合电键S.F．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_________________________________________________．【解析】(1)使用灵敏电流表之前，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，使用灵敏电流表无法找到等势点．(3)C、D、A、F、E、G.【答案】(1)使用灵敏电流表之前，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(2)B(3)C、D、A、F、E、G命题研究(全国卷Ⅳ)图中给出器材为：电源E(电动势为12V，内阻不计)，木板N(板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张)，两个金属条A、B(平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好，用作电极)，滑线变阻器R(其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻)，直流电压表(量程为6V，内阻很大，其负接线柱与B极相连，正接线柱与探针P相连)，开关S.现要用图中仪器描绘两平行金属条A、B间电场中的等势线．A、B间的电压要求取为6V.(1)在图中连线，画成实验电路原理图．(2)下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方．a．接好实验电路主．b．____________________________________.c．合上S，并将探针P与A相接触．d．___________________________________.e．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上．画一线段连接A、B两极，在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点，用探针把它们的位置印在白纸上．f．将探针与某一基准点相接触，________，这一点是此基准的等势点．用探针把这一点的位置也压印在白纸上．用相同的方法找出此基准点的其它等势点．g．重复步骤f，找出其它4个基准点的等势点．取出白纸画出各条等势线．【答案】(1)连接线路如图(2)b.把变阻器的滑动头移到靠D端处d．调节R，使电压表读数为6Vf．记下电压表读数，在导电纸上移动探针，找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点．本题与教材实验有两处不同，一是测势点用的仪表不再是电流表，而是电压表，二是所描绘的模拟电场不是等量异种点电荷的电场，而是类似于平板电容器的电场，要求考生对原实验的原理要理解透彻，对实验的方法会灵活的迁移．近年的高考中没再出现对本实验的考查．