《高中物理 第2章 电势能与电势差 第2节 电势与等势面教学案 1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第2章 电势能与电势差 第2节 电势与等势面教学案 1（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、电势定义第 2 节 电势与等势面1. 电荷在电场中某点的电势能跟电荷量的比值，叫做该点的电势。2电场中各点电势的值可正、可负、可为零，既与产生电场的电荷有关，也与零电势位置的选择有关。3沿电场线的方向，电势降低。4电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。电场线和等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势 较低的等势面。电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值公式Epq单位在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是 V,1 V1 J/C二、等势面1等势面(1)定义：电场中电势相等的点构成的面。(2)特点：由于在等势面上电荷受到的电场力跟等势面垂直， 所以电荷在同一个等势面上运动时电场力不做功。
2、2几种常见电场的等势面电场等势面的特点图示点电荷的电场等量异种电荷的电场等量同种电荷的电场匀强电场等势面是一系列以点电荷为球心的球面，如图中虚线所示。左右对称，过两点电荷连线中点的中垂面是一个等势面，如图中虚线所示。左右对称，以正电荷为例，如图中虚线所示。等势面是与电场线垂直的，间距相等且相互平行的一簇平面，如图所示。三、尖端放电1定义带电较多的导体，在尖端部位，场强大到使周围的空气发生电 离而引起放电的现象。2尖端放电的应用和防止(1)应用：避雷针是利用尖端放电的原理来防止雷击的，它的作用是可以中和云层中的部分电荷，更主要的是把云层中的大量电 荷引入地下。(2)防止：尖端放电会导致高压设备上
3、的电能的损失，所以高 压设备中导体的表面要做得尽可能地光滑。1自主思考判一判(1)沿一条电场线方向上的各点，电势不可能相同。() (2)电场中某点的电势与 E 成正比，与 q 成反比。()p(3)电势与电场强度无任何关系。()(4)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。() (5)等势面上各点电势、场强均相同。()(6)电场线与等势面垂直。()2合作探究议一议(1)在电势越高的地方，某电荷的电势能是否越大？提示 对于正电荷，在电势越高的地方，电势能越大；对于 负电荷，在电势越高的地方，电势能越小。(2)为什么等势面一定跟电场线垂直？提示 在同一等势面上移动电荷时，电势能不变，所以电场
4、力不做功，即电场力方向与等势面垂直，如果不垂直，电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就要做 功，所以等势面一定跟电场线垂直。(3)尖端放电的原因是什么？避雷针的原理是怎样的？提示 尖端放电的原因是尖端电荷比较密集，电场强度 大，容易电离空气。对于带负电的云团，电子通过避雷针导入大地；对于带正电 的云团，大地上的电子通过避雷针与正电荷中和。电势、等势面的理解1电势的特点(1)电势的相对性：电场中某点的电势高低与零电势点的选取 有关。通常选无穷远处或地球表面为零电势点。(2)电势是标量：电势只有大小没有方向。在规定了零电势点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值。正值
5、表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势。显然，电势 的正负只表示大小，不表示方向。(3)电势的固有性：电势是反映电场的能的性质的物理量，由电场本身决定，与该点是否放入电荷及电荷的电性和电荷量均无 关，这和许多用比值定义的物理量相同，如电场强度。2等势面的特点(1)在等势面内移动电荷，电场力不做功。(2)在空间中两等势面不相交。(3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电 势较低的等势面。(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。(5)等势面的分布与零电势点的选取无关。典例 如图 221所示，Q 和 Q 是等量异种点电荷，M、N
6、1 2是两个点电荷连线的垂直平分线上的两点。将正电荷 q 从无限远处 移到电场中，下述说法不正确的是( )图 221A将 q 沿着中垂线移到 M 点与移到 N 点电场力做的功相同 B因为不知 M、N 两点的具体位置，所以无法比较移到 M、N两点做功的多少C取无限远处电势为零，A 点的电势大于零 D取无限远处电势为零，B 点的电势小于零 思路点拨确定中垂线M、N上 各点场强方向 确定W M、N点电势情况解析M、N 两点在同一个等势面上，且中垂面的电势与无限远处相同，所以沿等势面移动电荷电场力不做功，故 A 正确，B 错误；根据等势面的分布可知，A 点所在的等势面电势高于中垂面 的电势，B 点所在
7、的等势面电势低于中垂面的电势，故 C、D 正确。答案 B电势高低的判断方法(1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低。(2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离 场源负电荷越近的点，电势越低。(3)电势能判断法：对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高。 (4)电场力做功判断法：在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势能减少，电势降低；如果电场力做负功，则电势能增加，电势升高。在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势能减少，电势升高；如果电场力做负功，则电势能增加，电势降低。 1(多选)下列关于电势高低的判断，正确的是( )A
8、负电荷从 A 点移到 B 点时，外力做正功，A 点的电势一定 较高B负电荷从 A 点移到 B 点时，电势能增加，A 点的电势一定 较低C正电荷从 A 点移到 B 点时，其电势能增加，A 点电势一定 较低D正电荷只在电场力作用下从静止开始，由A 点移到 B 点，A 点的电势一定较高解析：选 CD根据电场力做功和电势能变化的关系，不管是对正电荷做功还是对负电荷做功，只要电场力做正功电势能就减少，只要电场力做负功电势能就增加。但是正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同，正电荷在电势高处具有的电势能多，负电荷在电势低处具有的电势能多。所以选项 C、D 正确。2. (多选)如图 222中正确的是
9、( )所示，电场中有 A、B 两点，则下列说法图 222A电势 ，场强 E EA B A BB电势 ，场强 E EA B A BC将q 从 A 点移到 B 点，电场力做了正功D将q 分别放在 A、B 两点时具有电势能 E EpA pB解析：选 BCB 处电场线较密，故场强 E E ，沿电场线方向A B电势降低，故 ，A 错，B 正确；对正电荷，由于 ，A B A B故 E E ，从 A 到 B，电势能减小，电场力做正功，C 正确；对负 pA pB电荷， ，E E ，D 错。A B pA pB3.如图 223所示，P、Q 是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是 O，A、B 是中垂线上的两点
10、， OA OB ，用 E 、E 、A B 、 分别表示 A、B 两点的场强和电势，则( )A B图 223AE 一定大于 E ， 一定大于 A B A BBE 不一定大于 E ， 一定大于 A B A BCE 一定大于 E ， 不一定大于 A B A BDE 不一定大于 E ， 不一定大于 A B A B解析：选 BP、Q 在 O 点的合场强为零，且无穷远处 P、Q 的合场强也为零，可见沿 OAB 远离 O 点时，合场强是先增大再减小， 而合场强最大处是在 A、B 两点之间还是在 A、B 两点之外，题中没 有给出，故 E 不一定大于 E 。P、Q 都为正电荷，取无穷远处电势A B为零，正电荷形
11、成的电场中，各处电势均为正，且离电荷越远处的 电势越低，所以必有 A 点电势高于 B 点电势。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别。2由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。3由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以 绘制电场线，从而确定电场的大体分布。4由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点电场强度的大小。典例 如图 224所示，虚线是某点电荷电场中的三个等势面，实线表示一个正电荷的运动轨迹，在正电荷从 a 运动到 b、再 运动到 c 的过程中，下列说法中正确的是( )图 224Aa 点电势高于 b 点电势B电场力先做负功，后做正功，总功为零C电势能
12、先减小，后增大D动能先增大，后减小解析 从运动轨迹分析，正电荷受到的是斥力。所以场源电 荷为正电荷，电场线方向远离场源电荷，所以b 点电势高；当正电荷靠近场源电荷时，电场力做负功，电势能增加，动能减小；当正电荷远离场源电荷时，电场力做正功，电势能减小，动能增大。因 为 a、c 在同一个等势面上，所以电荷在这两点的电势能相等，所 以由 a 到 c 电场力做的总功为零。答案 B电场中“三线”问题的解决方法粒子运动轨迹、电场线、等势线(面)是电场中常见的三线。三线问题综合了力学、电学许多知识，是电场内容中考查的重点。 一般按以下思路解决：(1)判断电场力的方向。轨迹的切线方向为速度方向；电场线的切线
13、方向为电场强度的方向，正电荷所受电场力的方向与电场强度方向相同，负电荷所受电场力的方向与电场强度方向相反，由此可判断出电场力的确 切方向。(2)判断电势的高低和电势 (或等势面)的大小。电场力做功，电势能一定变化，电场力做多少正 (或负)功，电势能就减少 (或增 加)多少。1 1(3)判断速度的大小，根据动能定理 W mv 2 mv 2 来讨论。2 t 2 01.图 225中 K、L、M 为静电场中的 3 个相距很近的等势面(K、M 之间无电荷)。一带电粒子射入此静电场中后，沿 abcde 轨迹运 动。已知电势 ，且粒子在 ab 段做减速运动。下列说K L M法中正确的是( )图 225A粒子带负电B粒子在 bc 段做加速运动C粒子在 a 点与 e 点的速度大小相等D粒子从 c 点到 d 点的过程中电场力做负功解析：选 C 由带电粒子的运动轨迹可知，粒子所受电场力指 向轨迹的凹侧。画出过 a、b、c、d、e 各点的电场线，因 K L
