Question

用描迹法画出电场中一个平面上等势线的原理是：利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的等量异种电荷的静电场．所用器材为一个低压直流电源、开关、圆柱形金属电极两个、一块平板、一张导电纸、一张复写纸、一张白纸、图钉两个、一个DIS电压传感器及配套器材．
（1）实验装置如图所示，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，每相隔一定电压就画一条等势线，那么这些等势线在空间的分布情况是

 

A．关于x轴对称
B．关于y轴对称
C．等势线之间的距离相等，间隔均匀
D．距电极越近等势线越密
（2）若把电源电压提高到原来的2倍，则描绘得到的等势线形状与原来

 

（填“相同”或“不同”）
（3）若将电压传感器的两个探针放在P、Q两点测得的电压为U，再将两个探针放在P、M两点时测得的电压为U′，则U

 

U′（填“＞”、“＜”、或“=”）

Answer 1

分析：（1）本实验利用恒定电流场模拟等量异种电荷的静电场，抓住对称性分析和等势线的分布情况进行选择；
（2）把电源电压提高，不改变等势线的分布情况；
（3）根据顺着电场线方向电势降低和公式U=Ed分析U与U′的关系．

解答：解：（1）A、等量异种电荷的静电场具有对称性，根据等势的分布情况可知这些等势线在空间的分布情况是：关于x轴和y轴是对称的，故A、B正确．
C、等量异种电荷的静电场是非匀强电场，等势线之间的距离不相等，间隔也不均匀．故C错误．
D、距电极越近，电场强度越大，等势线越密．
故选ABD
（2）等量异种电荷等势线的形状与两个点电荷的电荷量无关，若把电源电压提高到原来的2倍，则描绘得到的等势线形状与原来是相同的．
（3）由图知，B点的电势高于A点的电势，电场线的方向从B到A，而且顺着电场线电势逐渐降低，所以U＜U′．
故答案为：（1）ABD　（2）相同　（3）＜

点评：本题采用实验模拟法，用恒定电流场模拟静电场，两个电极模拟两个点电荷．要抓住对称性掌握等势线的分布特点．