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

倪紅飛

（江蘇省太倉市教師發展中心，江蘇 太倉 215400）

2015年江蘇高考物理試題第8題是關于電場性質的試題，原題如下.

兩個相同的負電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖1所示，c是兩負電荷連線的中點，d點在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則

（A）a點的電場強度比b點的大.

（B）a點的電勢比b點的高.

（C）c點的電場強度比d點的大.

（D）c點的電勢比d點的低.

簡要分析：由圖1知，a點處的電場線比b點處的電場線密集，c點處電場線比d點處電場線密集，所以選項（A）、（C）正確；過a點畫等勢線，與b點所在電場線的交點在b點沿電場線的方向上，所以b點的電勢高于a點的電勢，故選項（B）錯誤；同理可得d點電勢高于c點電勢，故選項（D）正確.正確選項為（A）、（C）、（D）.

試題初看似乎沒什么問題，許多教師經過研究后，對試題的答案及電場線分布圖中相關的問題提出了質疑，引發了激烈的爭論.筆者認為這些問題確實有討論的價值.下面是試題引發的爭論點，以及筆者經過研究后的一些思考.

問題爭論的焦點主要是選項（C），即c點的電場強度為何一定比d點的大？

圖1

1 比較c、d點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兩點的電場強度大小，最直接、簡便的方法就是比較c、d點電場線的疏密程度，大多數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是兩個等量同種電荷產生的電場，沿中垂線上a到b，兩個電荷連線上方，電場方向豎直向上，兩個電荷連線下方電場方向豎直向下；同樣在O點左側，電場方向向右，在O點右側，電場方向向左；中垂線上O點電場強度為0.所以O點是電場中的一個奇點，電場線在O點不連續，所以經過O點一般不畫電場線，在O點附近的相臨近電場線，接近平行，且方向相反.所以，在O點及O點附近的點，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兩點的電場強度的大小就不太容易.

原題中c點的下方電場中有一個奇點，原圖在畫電場線時，有意避開了這個特殊的區域.所以，從直觀上比較c、d點電場線的疏密程度作出判斷有一定的風險.

圖2

2 能否通過計算確定c、d點的電場強度的大小？

試題在交待3個電荷的電荷量關系時，是這樣敘述的：“2個相同的負電荷和1個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電荷的電荷量關系.

正是因為這個原因，反方提出了質疑：如何能斷定c點的電場強度比d點的大？

正方的觀點：圖中d處的電場線已經標出了向上的方向，故可以確定c點的電場強度比d點的大.

但反方堅持自己的觀點，甚至認為負電荷的電荷量可能遠大于正電荷的電荷量，d點的電場強度方向有可能向下，至少原題不夠嚴密.

實際上，試題中盡管沒有用文字反映正負電荷的電荷量關系，其實圖中已經隱含了這樣的信息：正電荷出發的電場線有15條，終止于負電荷的電場線有13條，根據高斯定理不難確定正電荷的電荷量稍大于負電荷的電荷量.因此“c點的電場強度比d點的大”，這個結論應該是沒有問題的.

另外圖中d點左右兩電場線畫成直線是不妥當的，這可能是命題者的疏忽.