APP下载

一道高考试题引出的争论——2015年江苏高考物理试题第8题的辩析

2015-07-25倪红飞

物理教师 2015年8期
关键词:正电荷负电荷电场线

倪红飞

(江苏省太仓市教师发展中心,江苏 太仓 215400)

2015年江苏高考物理试题第8题是关于电场性质的试题,原题如下.

两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图1所示,c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则

(A)a点的电场强度比b点的大.

(B)a点的电势比b点的高.

(C)c点的电场强度比d点的大.

(D)c点的电势比d点的低.

简要分析:由图1知,a点处的电场线比b点处的电场线密集,c点处电场线比d点处电场线密集,所以选项(A)、(C)正确;过a点画等势线,与b点所在电场线的交点在b点沿电场线的方向上,所以b点的电势高于a点的电势,故选项(B)错误;同理可得d点电势高于c点电势,故选项(D)正确.正确选项为(A)、(C)、(D).

试题初看似乎没什么问题,许多教师经过研究后,对试题的答案及电场线分布图中相关的问题提出了质疑,引发了激烈的争论.笔者认为这些问题确实有讨论的价值.下面是试题引发的争论点,以及笔者经过研究后的一些思考.

问题争论的焦点主要是选项(C),即c点的电场强度为何一定比d点的大?

图1

1 比较c、d点的电场大小能否简单地用电场线的疏密程度比较?

比较c、d两点的电场强度大小,最直接、简便的方法就是比较c、d点电场线的疏密程度,大多数情况这也是最有效的方法,很多考生就是用这种方法得到答案的.但在有些特殊的场合这种方法并不合适.

如图2是两个等量同种电荷产生的电场,沿中垂线上a到b,两个电荷连线上方,电场方向竖直向上,两个电荷连线下方电场方向竖直向下;同样在O点左侧,电场方向向右,在O点右侧,电场方向向左;中垂线上O点电场强度为0.所以O点是电场中的一个奇点,电场线在O点不连续,所以经过O点一般不画电场线,在O点附近的相临近电场线,接近平行,且方向相反.所以,在O点及O点附近的点,从电场线的疏密程度不太容易确定电场的大小.

例如,要直接从电场线的疏密程度比较a、c两点的电场强度的大小就不太容易.

原题中c点的下方电场中有一个奇点,原图在画电场线时,有意避开了这个特殊的区域.所以,从直观上比较c、d点电场线的疏密程度作出判断有一定的风险.

图2

2 能否通过计算确定c、d点的电场强度的大小?

试题在交待3个电荷的电荷量关系时,是这样叙述的:“2个相同的负电荷和1个正电荷附近的电场线分布如图1所示”,试题似乎有意回避了正负电荷的电荷量关系.

正是因为这个原因,反方提出了质疑:如何能断定c点的电场强度比d点的大?

正方的观点:图中d处的电场线已经标出了向上的方向,故可以确定c点的电场强度比d点的大.

但反方坚持自己的观点,甚至认为负电荷的电荷量可能远大于正电荷的电荷量,d点的电场强度方向有可能向下,至少原题不够严密.

实际上,试题中尽管没有用文字反映正负电荷的电荷量关系,其实图中已经隐含了这样的信息:正电荷出发的电场线有15条,终止于负电荷的电场线有13条,根据高斯定理不难确定正电荷的电荷量稍大于负电荷的电荷量.因此“c点的电场强度比d点的大”,这个结论应该是没有问题的.

另外图中d点左右两电场线画成直线是不妥当的,这可能是命题者的疏忽.

猜你喜欢

正电荷负电荷电场线
会跳舞的章鱼
电场线和等势面的理解与应用
静电场和恒定电流测试题
浅议CAI中电场变化的模拟描述
基于EMD和4阶累积量的船舶轴频电场线谱提取
电势能变化时静电力一定做功吗
VC++实现点电荷电场线与电势线的绘制
闪电
对点电荷平衡问题的分析
“电势和电势能”学习指导