高中物理 第1章 第4节 第2课时 等势面课件 新人教版选修3-1.ppt

第一章静电场 第2课时等势面 1 知道等势面的定义 理解等势面的特点 2 了解几种典型电场的等势面 要点等势面1 定义 电场中电势相等的各点构成的面叫做等势面 2 常用电场的等势面的分布情况 1 点电荷的电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面 如下图所示 2 等量异 同 号电荷的电场的等势面是以两个电荷连线的中垂面为对称面的对称曲面 如下图所示 同时也是以两个电荷连线为对称轴的对称曲面 其电势分布特点如下面表格所示 在等量异种电荷形成的电场中 若沿中垂线移动电荷至无穷远处 电场力不做功 当取无穷远处电势为零时 中垂线上各点的电势也为零 3 匀强电场的等势面是一簇间隔均匀的平行平面 如左下图所示 4 带电枕形导体的电场线和等势面 如右上图所示 3 特点 1 电场线跟等势面垂直 并且由电势高的等势面指向电势低的等势面 2 在同一等势面内任意两点间移动电荷时 静电力不做功 3 在空间中没有电荷的地方两等势面不相交 但等势面可以是封闭的 也可以是不封闭的 4 在电场线密集的地方 等差等势面密集 在电场线稀疏的地方 等差等势面稀疏 等势面是为了描述电场性质而假想的面 实际上是不存在的 如图所示 实线表示一簇关于x轴对称的等势面 在x轴上有A B两点 则 A A B两点的场强方向与x轴同向B A B两点的场强方向与x轴反向C A点的场强EA大于B点的场强EBD A点的场强EA小于B点的场强EB 答案 AD 方法总结 1 知道等势面就能清楚电场中各点的电势高低差别情况 2 可求电荷在不同等势面间移动时电场力做的功 即WAB EpA EpB q A B 3 已知等势面的分布和其形状 再根据电场线与等势面相互垂直的特点 就能描绘出电场线的分布情况 确定电场的分布 2015 北京六十七中期中 如图所示的匀强电场中 a b c三条虚线表示三个等势面 下列说法中正确的是 A 等势面a的电势最高B 等势面b的电势最高C 等势面c的电势最高D 三个等势面的电势相等解析 沿着电场线方向电势逐渐降低 a b和c三个等势面中a的电势最高 c的电势最低 A选项正确 答案 A 变式训练1 1 2014 盐城二模 如图所示 虚线表示某电场的等势面 一带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点的径迹如图中实线所示 粒子在A点的速度为vA 电势能为EpA 在B点的速度为vB 电势能为EpB 则下列结论正确的是 A 粒子带正电 vA vB EpA EpBB 粒子带负电 vA vB EpA EpBC 粒子带正电 vA vB EpA EpBD 粒子带负电 vA vB EpA EpB 解析 根据曲线运动中轨迹和受力的关系可知 受力指向轨迹的内侧 电场线由高电势指向低电势 则粒子带负电 负电荷在电势低的地方电势能大 负电荷在B点的电势能大于在A点的电势能 根据能量守恒定律可知 电荷在B点的动能小于在A点的动能 速度vA vB 故B选项正确 答案 B 方法总结 等势面的应用 1 由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差值 2 由等势面可以判断静电力对移动电荷做功的情况 3 已知等势面的形状分布 可以绘制电场线 4 由等差等势面的疏密 可以比较不同点场强的大小 2014 漳州二模 一粒子从A点射入电场 从B点射出 电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示 图中左侧前三个等势面平行 不计粒子的重力 下列说法正确的有 A 粒子带正电荷B 粒子的加速度先不变 后变小C 粒子的速度不断增大D 粒子的电势能减小 变式训练2 1 答案 B 1 关于等势面的说法正确的是 A 电荷在等势面上移动时不受静电力作用 所以不做功B 等势面上各点的场强相等C 点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面D 匀强电场中的等势面是相互平行的垂直电场线的一簇平面 解析 在等势面上移动电荷 电场力不做功并不是电荷不受电场力的作用 而是静电力和电荷的移动方向垂直 静电力做功为零 因此A错误 等势面上各点的电势相等 但是场强是否相等则不一定 如在点电荷形成的电场中 等势面上各点的场强的大小相等 但是方向却不同 因此B选项错误 根据我们讲过的各种等势面的分布情况可知 C D是正确的 答案 CD C 都是克服静电力做功 沿路径 做的功大于沿路径 所做的功D 都是克服静电力做功 沿路径 做的功小于沿路径 所做的功解析 正电荷由a到b和由a到c再到b 初电势相等 末电势相等 由高电势到低电势 都是静电力做功 且静电力做功相等 选项B正确 答案 B 3 2014 文登市二模 在直角坐标系Oxyz中有一四面体O ABC 其顶点坐标如图所示 在原点O固定一个电荷量为 Q的点电荷 下列说法正确的是 解析 电场强度是矢量 具有方向 如图所示 A B C三点的电场强度方向不同 则电场强度不相同 故A选项错误 点电荷的等势面是以电荷为球心的同心球面 根据几何关系A B C三点位于同一个球面 电势相等 但是三点所确定的平面不是等势面 故B选项错误 试探电荷由A点静止释放 受到 Q电荷的吸引力作用 一定沿着x轴的负方向运动 电场力做正功 根据功能关系可知其电势能减少 故C选项正确 答案 CD