1、2019年高三复习冲刺物理方法汇总专题05 模拟图示法有些物理现象看不见摸不着，可以用模拟图示法把客观的物理现象进行模拟作图，形象直观的反应物理规律。为了客观、形象地描绘电场与磁场，我们引入电场线与磁感线，它是人为模拟假想的线，模拟图示法显得非常重要。例1空间有一沿轴对称分布的电场，其电场强度随变化的图像如图1所示。下列说法正确的是（A）点的电势最低 （B）点的电势最高（C）和两点的电势相等 （D）和两点的电势相等【解析与点评】：本题的场强分布一目了然，但电势的变化情况却不甚明了，要想知道电势的变化情况，同学们要设法找寻出与本题图中场强分布相似的电场模型。在所学过的电场中，点电荷的电场是单调变
2、化的，无需讨论。而等量同种电荷或等量异种电荷的连线上与中垂线上的场强分布复杂，需一一讨论。如果同学们对复合电场分布有一定的积累，不难发现该电场分布与等量同种电荷连线的中垂线上场强分布情况极其相似，找到这样的电场模型，问题就迎刃而解了。下面来讨论等量同种电荷连线的中垂线上场强情况，看是否与图1的电场相吻合。（如图2）点放置同种正电荷, 连线的中垂线上，容易知点场强为零，中垂线上方某一点的场强是由分场强叠加为,设合场强与分场强的夹角为，的长为,则： 解得令 由和积不等式得：当，即时，取得极大值在点下方 与点对称的点的场强同样取得极大值，如果规定竖直向上为正方向，则点上方场强为正，点下方场强为负，以
3、纵轴表示场强，横轴表示中垂线，点为坐标原点，就可以画出本题的场强分布图（如图2）。中垂线上点上方场强大小先增大后减小，方向向上，沿着电场线电势降低；点下方，场强先增大后减小，方向向下，沿着电场线电势也降低。由于点的上下方电势与场强具有对称性，可知本题只能选择。例2如图3所示，在光滑绝缘水平面上，两个带等量正电的点电荷M、N，分别固定在A、B两点，O为AB连线的中点，CD为AB的垂直平分线在CD之间的F点由静止释放一个带负电的小球P（设不改变原来的电场分布），在以后的一段时间内，P在CD连线上做往复运动，则A小球P的带电量缓慢减小，则它往复运动过程中的振幅不断减小B小球P的带电量缓慢减小，则它往
4、复运动过程中每次经过O点时的速率不断减小C点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大，则小球P往复运动过程中周期不断减小D点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大，则小球P往复运动过程中的振幅不断减小解析与点评：等量同种正的点电荷连线的中垂线电场分布情况前面已分析清楚，带负电小球在中垂线上以连线中心为平衡位置作往复运动，如果振幅较小的话，通过证明可知：带负电小球作简谐运动。当带负电小球经过同一位置电场力减小时，即其运动的回复力减小，对其运动的约束力减弱，运动幅度愈来愈大，反之亦然;另一方面，带负电小球由最大位移向平衡位置运动的过程中，如果带电量减小，平均加速度也减小，由速度位移关系式知其在O点的速度
5、减小，反之亦然。所以选择BCD。2011年山东、上海高考物理卷考察了等量异种电荷的电场分布。解这种问题，要注意点电荷连线、中垂线上电场强度、电势的变化规律，特别要注意整个电场的对称性分布。例3（2011年山东理综21）、如图4所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是 （ ）A、 b点场强大于d点场强 B、 b点场强小于d点场强C、 a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差D、 试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能解析与点评：由场强叠加可知，在两个
6、等量异种点电荷的连线上，其中点场强最弱。中垂线上，中垂线与两个等量异种点电荷的连线的交点场强最强。所以正确。由于电场线的分布关于中垂线及点电荷连线对称，所以也正确。例4（2011年上海卷14题）两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，（如图5）正确描述电势随位置变化规律的是图（ ）解析与点评：本题考查等量异种点电荷连线上电势的变化情况，解此题要明确电场线起于正电荷，止于负电荷，即由正电荷到负电荷、或由正电荷到无穷远电势降低，由负电荷到正电荷、或由负电荷到无穷远电势升高；连线中点与无穷远等电势且电势为零。由此知道两个等量异种电荷中点O的左侧电势取正值，而右侧电势取负值。综合考虑上述几点，选择A图象。在高中物理教学中，典型物理问题的知识与方法的积累对于提高解题的技巧与速度是非常重要的，如果同学们对于等量同种点电荷、等量异种点电荷的电场线分布情况了然于心，就不难解决上述相关问题。因此，每一单元教学任务完成后，教师要善于引导学生归纳总结这个单元的典型问题及其解法。经过长期积累，使学生在大脑中储存相对充足的物理知识与方法，以便于学生在解决问题时能进行知识的迁移与方法的借鉴。