2019_20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课件粤教版.pptx

,第一章 第五节 电场强度与电势差的关系,课时2 等势面的特点 电场线与等 势面的关系,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.,学科素养与目标要求,物理观念：,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.,科学思维：,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习,达标检测,课时对点练,预习新知 夯实基础,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,重点探究,启迪思维 探究重点,自主预习,1.等势面的定义：电场中 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 (选填“做功”或“不做功”). (2)电场线跟等势面垂直，并且由电势 的等势面指向电势 的等势面. (3)等差等势面密的地方，电场强度较 ；等差等势面疏的地方，电场强度较 . (4)任意两个等势面不相交.,电势相同,弱,强,不做功,高,低,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.( ),即学即用,重点探究,图1,几种典型电场的等势面,一、等势面的特点及应用,(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 A.A点场强小于B点场强 B.A点场强方向指向x轴负方向 C.A点场强大于B点场强 D.A点电势高于B点电势,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.,图2,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 A.a点的场强小于b点的场强 B.b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,图3,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 A.P、Q两点处的电荷等量同号 B.a点和b点的电场强度相同 C.c点的电势低于d点的电势 D.负电荷从a到c，电势能减少,图4,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场力作用，沿图中虚线由M运动到N，以下说法正确的是 A.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,图5,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向左进入电场，运动轨迹与等势面分别交于a、b、c三点，则可以判断 A.三个等势面的电势大小为ABC B.三个等势面的电势大小为CBA C.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,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.,图6,三、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A5 V，B2 V，C3 V，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,解析 根据匀强电场的特点可知，H、F的电势分别为H4 V，F3 V，G的电势G 4 V，则HG，则电场线垂直于GH，又CF3 V，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.,达标检测,1.(等势面及应用)(2018烟台市期末)a、b；c、d；e、f；g、h为图8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 A.a、b B.c、d C.e、f D.g、h,图8,1,2,3,4,5,2.(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 A.A、B、C三点的场强相同 B.A、B、C三点的电势相同 C.A、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点的过程中电势能始终保持不变,图9,1,2,3,4,5,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.,1,2,3,4,5,3.(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 A.粒子在A点的加速度大 B.B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,图10,1,2,3,4,5,4.(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 A.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EpAEpB D.B点电势可能高于A点电势,图11,1,2,3,4,5,解析 电子在电场中做曲线运动，虚线AB是电子只在电场力作用下的运动轨迹，电场力沿电场线指向曲线的凹侧，电场的方向与电子所受电场力的方向相反，如图所示.由所给条件无法判断电子的运动方向，故A错误；,若aAaB，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.,1,2,3,4,5,5.(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a10 V，b2 V，c6 V，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,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.,1,2,3,4,5,课时对点练,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 D.a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差,1,2,3,4,5,6,7,8,9,图1,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.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,2.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 A.A点的电场强度大于B点的电场强度 B.A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,1,2,3,4,5,6,7,8,9,图2,3.(多选)位于A、B处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内电势分布如图3所示，图中实线表示等势面，则 A.a点和b点的电场强度相同 B.正电荷从c点移到d点，电场力做正功 C.负电荷从a点移到c点，电场力做正功 D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大,1,2,3,4,5,6,7,8,9,图3,解析 a点的等势面比b点的稀疏，故a点的电场强度比b点的小，而且两点场强方向也不同，A项错误. c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，电场力做负功，B项错误. a点电势低于c点，从a到c，把负电荷移向高电势处，电场力做正功，C项正确. 从e沿题图中虚线到f，电势先变低后变高，故沿此方向移动正电荷，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，D项正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,考点二 电场线、等势面和运动轨迹 4.(2018潍坊市期末)某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图4所示，可以判定 A.粒子带负电 B.粒子的加速度减小 C.粒子的动能增加 D.粒子的电势能增加,1,2,3,4,5,6,7,8,9,图4,解析 粒子所受的电场力方向指向轨迹的内侧，与电场线的切线方向一致，可知粒子带正电，A错误； 由电场线的疏密程度可知粒子在A点所受的电场力小于在B点所受的电场力，故粒子的加速度增加，B错误； 由运动轨迹的弯曲方向知粒子在运动过程中，电场力对其做正功，则其动能增加，电势能减小，C正确，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5.(2018丹阳高中高二上期中)如图5所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一带正电的质点仅在静电力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点，下列说法中正确的是 A.三个等势面中，等势面a的电势最高 B.带电质点一定是从P点向Q点运动 C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小 D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小,图5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析 由等势面画出电场线如图所示，根据轨迹判断受力方向指向曲线内侧，由于是正电荷，可判断出c的电势最高，A错； 带电质点运动方向无法判断，B错；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,等差等势面密集处场强大，由题图知P点的场强大于Q点的场强，故带电质点在P点的加速度大于在Q点的加速度，C错；,若从P向Q运动，电场力做正功，EkPEkQ，若从Q向P运动，电场力做负功，EkPEkQ，D正确.,6.(多选)如图6所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为a、b和c，且abc.一带正电的粒子射入该电场中，其运动轨迹如图中KLMN所示，则 A.粒子从K到L的过程中，电场力做负功 B.粒子从L到M的过程中，电场力做负功 C.粒子从K到L的过程中，电势能增加 D.粒子从L到M的过程中，动能减少,图6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,考点三 等分法确定等势线和电场线 7.(多选)如图7所示，图中五点均在匀强电场中，它们分别是一个圆的四个等分点和圆心.已知电场线与圆所在平面平行.下列有关圆心O和等分点a的电势、电场强度的相关描述正确的是 A.a点的电势为6 V B.a点的电势为2 V C.O点的场强方向指向a点 D.O点的场强方向指向电势为2 V的点,图7,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析 在匀强电