《2019-2020学年高中物理 第一章 电场 第五节 课时2 等势面的特点 电场线与等势面的关系学案 粤教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理 第一章 电场 第五节 课时2 等势面的特点 电场线与等势面的关系学案 粤教版选修3-1（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时2等势面的特点电场线与等势面的关系学科素养与目标定位物理观念：1.知道等势面及典型电场的等势面特点.2.知道电场线与等势面的关系科学思维：1.知道电场线和等势面都是对电场的形象描述.2.会根据电场线和等势面的规律分析带电粒子或带电体的运动1等势面的定义：电场中电势相同的各点构成的面2等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功(选填“做功”或“不做功”)(2)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(3)等差等势面密的地方，电场强度较强；等差等势面疏的地方，电场强度较弱(4)任意两个等势面不相交判断下列说法的正误(1)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以电场
2、力不做功()(2)等势面上各点的场强相等()(3)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()(4)匀强电场中的等势面是相互平行的垂直于电场线的一簇平面()一、等势面的特点及应用几种典型电场的等势面图1(1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面(2)等量异号点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，两点电荷连线的中垂线是一个等势面(3)等量同号点电荷的等势面等量正点电荷连线的中点电势最低，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低等量负点电荷连线的中点电势最高，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最低从中点沿中垂线向两侧，电势
3、越来越高(4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面例1(多选)如图2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()图2AA点场强小于B点场强BA点场强方向指向x轴负方向CA点场强大于B点场强DA点电势高于B点电势答案AD解析由于电场线与等势面总是垂直，则B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，场强方向指向x轴正方向，故B错误由图中数据可知D正确针对训练1带有等量异种电荷的一对平行金属板，如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线，而是如图3所
4、示的曲线(电场的方向未画出)在图中，若上极板带正电，虚线MN是穿过两板正中央的一条直线，则关于这个电场，以下说法正确的是()图3Aa点的场强小于b点的场强Bb点的电势低于c点的电势C平行金属板之间的电场，可以看做匀强电场D若将一正电荷从电场中的任一点由静止释放，它必将沿电场线运动到负极板答案B解析由电场线疏密可知，a点场强大于b点场强，选项A错误；由于bd，而cd，所以cb，选项B正确；由于电场线不是平行的等间距直线，所以平行金属板间的电场不能看做匀强电场，选项C错误；由于有的电场线不是直线，所以电荷不一定沿电场线运动，选项D错误例2(2018哈尔滨三中高二期中)空间中P、Q两点处各固定一个点
5、电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图4所示，a、b、c、d为电场中的4个点则()图4AP、Q两点处的电荷等量同号Ba点和b点的电场强度相同Cc点的电势低于d点的电势D负电荷从a到c，电势能减少答案D解析根据题图可知，该电场是等量异号点电荷的电场，故A错误根据电场的对称性，a、b两点的电场强度大小相等，而方向不同，故B错误c点所在等势面距离P点(正电荷)比d点所在等势面距离P点近，c点的电势较高，故C错误负电荷从a到c，电场力做正功，所以电势能减少，故D正确二、电场线、等势面和运动轨迹例3(多选)(2018山师附中期末)某静电场中的电场线如图5所示，带电粒子在电场中仅受电
6、场力作用，沿图中虚线由M运动到N，以下说法正确的是()图5A粒子带正电荷B粒子在M点的加速度小于在N点的加速度C粒子在M点的电势能小于在N点的电势能D粒子在M点的动能小于在N点的动能答案ABD解析带电粒子在电场中运动时，受到的电场力的方向指向运动轨迹的凹侧，由此可知，带电粒子受到的电场力的方向为沿着电场线向上，所以此粒子带正电荷，故A正确；由电场线的分布可知，电场线在N点较密，所以粒子在N点时受到的电场力大，在N点的加速度大，故B正确；从M点到N点的过程中，电场力对粒子做正功，所以粒子的电势能要减小，动能增加，即粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，在M点的动能小于在N点的动能，故C错误，D正
7、确1.速度方向沿运动轨迹的切线方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向或反方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧2电势能大小的判断方法(1)电场力做功：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加(2)利用公式法：由Epq知正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大学科素养例3需分析受力与运动的关系、功能关系以及电势能与电势的关系，综合性较强，锻炼了学生的思维，提高了学生综合运用物理知识解决问题的能力，较好地体现了“科学思维”的学科素养针对训练2(多选)(2018菏泽市期末)如图6所示，虚线A、B、C表示某电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，一电子从右侧垂直等势面A向左进入
8、电场，运动轨迹与等势面分别交于a、b、c三点，则可以判断()图6A三个等势面的电势大小为ABCB三个等势面的电势大小为CBAC电子由a到c电势能不断减小D电子由a到c动能不断减小答案AD解析由等势面画出电场线、电子在c点受力和运动方向如图，并由此得出电场线垂直等势面指向左，ABC，A正确，B错误；从a至c电场力做负功，电势能不断增加，动能不断减小，C错误，D正确三、用等分法确定等势面和电场线1由UEd知，在匀强电场中，任意方向上距离相等的两点间的电势差相等2确定电场方向的方法先由等分法确定电势相等的点，画出等势面，然后根据电场线与等势面垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等势面指向电势低的
9、等势面例4(多选)如图7所示，A、B、C是匀强电场中平行于电场线的某一平面上的三个点，各点的电势分别为A5V，B2V，C3V，H、F三等分AB，G为AC的中点，在下列各示意图中，能正确表示该电场强度方向的是()图7答案BC解析根据匀强电场的特点可知，H、F的电势分别为H4V，F3V，G的电势G4V，则HG，则电场线垂直于GH，又CF3V，可知电场线与CF垂直，故选B、C.学科素养等分法是在理解电势差与电场强度关系基础上的应用，通过等分法相关习题的练习，提升了学生综合分析问题的能力和建模能力，体现了“科学思维”的学科素养1(等势面及应用)(2018烟台市期末)a、b；c、d；e、f；g、h为图8
10、所示电场中的四组点，其中a、b两点距正点电荷的距离相等；c、d两点在两点电荷连线的中垂线上，并关于两点电荷的连线对称；e、f两点在两点电荷的连线上，并关于连线中点对称；g、h两点在两点电荷连线的中垂线上，并关于两点电荷的连线对称这四组点中，电场强度和电势均相同的是()图8Aa、bBc、dCe、fDg、h答案B2(等势面的特点)(2018人大附中期中)如图9所示，孤立点电荷Q固定在正方体的一个顶点上，与Q相邻的三个顶点分别是A、B、C，下列说法正确的是()图9AA、B、C三点的场强相同BA、B、C三点的电势相同CA、B、C三点所在的平面为一等势面D将一电荷量为q的检验电荷由A点沿直线移动到B点的
11、过程中电势能始终保持不变答案B解析正点电荷的电场强度方向呈放射状，所以A、B、C三点电场强度大小相等，方向不同，故A错误；点电荷Q周围的等势面是以Q为球心的一簇球面，因为A、B、C三点与Q之间的距离相同，即A、B、C位于同一等势面上，但A、B、C三点所在平面不是等势面，故B正确，C错误；同理知，直线A、B不在同一等势线上，所以电荷从A点沿直线移到B点的过程中电势能会变化，故D错误3.(电场线与运动轨迹)(2018济南市期末)如图10所示，带箭头的线表示某一电场的电场线在电场力作用下，一带负电的粒子(不计重力)经A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，A、B两点相比，下列说法正确的是()图10A粒子在
12、A点的加速度大BB点电势较高C粒子在B点动能大D粒子在B点的电势能较大答案D4.(电场线与运动轨迹)(多选)(2017天津理综)如图11所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB.下列说法正确的是()图11A电子一定从A向B运动B若aAaB，则Q靠近M端且为正电荷C无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAaB，说明电子在A点受到的电场力较大，A点的电场强度较大，根据点电荷的电场分布可知，场源电荷靠近M端且为正电荷，故B正确；无论Q为正电荷还是负电荷，一定有电势
13、AB，电子电势能Epe，电势能是标量，所以一定有EpAEpB，故C正确，D错误5(等分法确定电势和电场强度)a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势分别为a10V，b2V，c6V，a、b、c三点所在平面与电场方向平行，下列各图中电场强度的方向表示正确的是()答案D解析由于是匀强电场，因此a、b连线的中点与c点电势相等，电场强度的方向垂直于等势面且由高电势处指向低电势处，所以D正确一、选择题考点一等势面的特点及应用1(2018泰州中学期中)如图1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
14、荷的连线上，以下判断正确的是()图1Ab点场强大于d点场强Bb点电势高于d点电势C试探电荷q在a点的电势能小于在c点的电势能Da、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差答案D解析在两等量异种电荷的连线上，中间点电场强度最小；在两等量异种电荷连线的中垂线上，中间点电场强度最大，所以b点场强小于d点场强，A错误；等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线，与在两等量异种电荷连线上的点相比较，d点的电势要高，所以d点电势高于b点电势，B错误；因a点的电势高于c点的电势，故试探电荷q在a点的电势能大于在c点的电势能，C错误；由对称性可知，a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差，D正确2.某导体置于电场后周围的电场分布情况如图2所示，图中虚线表示电场线，实线表示等势面，A、B、C为电场中的三个点下列说法正确的是()图2AA点的电场强度大于B点的电场强度BA点的电势高于B点的电势C将负电荷从A点移到B点，电场力做正功D将正电荷从A点移到C点，电荷的电势能减小答案B
