一道高考試題引出的爭論——2015年江蘇高考物理試題第8題的辯析
2015-07-25 08:04:54倪紅飛
物理教師 2015年8期
倪紅飛
（江蘇省太倉市教師發(fā)展中心，江蘇 太倉 215400）
2015年江蘇高考物理試題第8題是關(guān)于電場性質(zhì)的試題，原題如下.
兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場線分布如圖1所示，c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn)，d點(diǎn)在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則
（A）a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的大.
（B）a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的高.
（C）c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大.
（D）c點(diǎn)的電勢比d點(diǎn)的低.
簡要分析：由圖1知，a點(diǎn)處的電場線比b點(diǎn)處的電場線密集，c點(diǎn)處電場線比d點(diǎn)處電場線密集，所以選項(xiàng)（A）、（C）正確；過a點(diǎn)畫等勢線，與b點(diǎn)所在電場線的交點(diǎn)在b點(diǎn)沿電場線的方向上，所以b點(diǎn)的電勢高于a點(diǎn)的電勢，故選項(xiàng)（B）錯(cuò)誤；同理可得d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢，故選項(xiàng)（D）正確.正確選項(xiàng)為（A）、（C）、（D）.
試題初看似乎沒什么問題，許多教師經(jīng)過研究后，對試題的答案及電場線分布圖中相關(guān)的問題提出了質(zhì)疑，引發(fā)了激烈的爭論.筆者認(rèn)為這些問題確實(shí)有討論的價(jià)值.下面是試題引發(fā)的爭論點(diǎn)，以及筆者經(jīng)過研究后的一些思考.
問題爭論的焦點(diǎn)主要是選項(xiàng)（C），即c點(diǎn)的電場強(qiáng)度為何一定比d點(diǎn)的大？
圖1
1 比較c、d點(diǎn)的電場大小能否簡單地用電場線的疏密程度比較？
比較c、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小，最直接、簡便的方法就是比較c、d點(diǎn)電場線的疏密程度，大多數(shù)情況這也是最有效的方法，很多考生就是用這種方法得到答案的.但在有些特殊的場合這種方法并不合適.
如圖2是兩個(gè)等量同種電荷產(chǎn)生的電場，沿中垂線上a到b，兩個(gè)電荷連線上方，電場方向豎直向上，兩個(gè)電荷連線下方電場方向豎直向下；同樣在O點(diǎn)左側(cè)，電場方向向右，在O點(diǎn)右側(cè)，電場方向向左；中垂線上O點(diǎn)電場強(qiáng)度為0.所以O(shè)點(diǎn)是電場中的一個(gè)奇點(diǎn)，電場線在O點(diǎn)不連續(xù)，所以經(jīng)過O點(diǎn)一般不畫電場線，在O點(diǎn)附近的相臨近電場線，接近平行，且方向相反.所以，在O點(diǎn)及O點(diǎn)附近的點(diǎn)，從電場線的疏密程度不太容易確定電場的大小.
例如，要直接從電場線的疏密程度比較a、c兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小就不太容易.
原題中c點(diǎn)的下方電場中有一個(gè)奇點(diǎn)，原圖在畫電場線時(shí)，有意避開了這個(gè)特殊的區(qū)域.所以，從直觀上比較c、d點(diǎn)電場線的疏密程度作出判斷有一定的風(fēng)險(xiǎn).
圖2
2 能否通過計(jì)算確定c、d點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大?。?/h2>
試題在交待3個(gè)電荷的電荷量關(guān)系時(shí)，是這樣敘述的：“2個(gè)相同的負(fù)電荷和1個(gè)正電荷附近的電場線分布如圖1所示”，試題似乎有意回避了正負(fù)電荷的電荷量關(guān)系.
正是因?yàn)檫@個(gè)原因，反方提出了質(zhì)疑：如何能斷定c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大？
正方的觀點(diǎn)：圖中d處的電場線已經(jīng)標(biāo)出了向上的方向，故可以確定c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大.
但反方堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，甚至認(rèn)為負(fù)電荷的電荷量可能遠(yuǎn)大于正電荷的電荷量，d點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向有可能向下，至少原題不夠嚴(yán)密.
實(shí)際上，試題中盡管沒有用文字反映正負(fù)電荷的電荷量關(guān)系，其實(shí)圖中已經(jīng)隱含了這樣的信息：正電荷出發(fā)的電場線有15條，終止于負(fù)電荷的電場線有13條，根據(jù)高斯定理不難確定正電荷的電荷量稍大于負(fù)電荷的電荷量.因此“c點(diǎn)的電場強(qiáng)度比d點(diǎn)的大”，這個(gè)結(jié)論應(yīng)該是沒有問題的.
另外圖中d點(diǎn)左右兩電場線畫成直線是不妥當(dāng)?shù)模@可能是命題者的疏忽.
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