2017屆高中物理第2章電勢(shì)能與電勢(shì)差第2講電勢(shì)與等勢(shì)面學(xué)案魯科版選修.docx

第2講電勢(shì)與等勢(shì)面目標(biāo)定位1.理解電勢(shì)和等勢(shì)面的概念，知道參考點(diǎn)的選取原則.2.掌握電場(chǎng)線與電勢(shì)的關(guān)系，知道幾種典型電場(chǎng)的等勢(shì)面及其應(yīng)用一、電勢(shì)1概念：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能跟電荷量的比值，叫做該點(diǎn)的電勢(shì)電勢(shì)是標(biāo)(填“矢”或“標(biāo)”)量2公式和單位：，即電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)在數(shù)值上等于單位正電荷在該點(diǎn)所具有的電勢(shì)能單位：伏特，符號(hào)是V，1V1J/C.3電勢(shì)的相對(duì)性：只有規(guī)定了電場(chǎng)中某處的電勢(shì)為零，才能確定電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)值通常選距離電荷無(wú)窮遠(yuǎn)處或地球?yàn)榱汶妱?shì)位置想一想電勢(shì)可正可負(fù)，那么1V與2V哪個(gè)大呢？答案電勢(shì)是標(biāo)量，正負(fù)表示大小，所以1V2V二、等勢(shì)面1概念：電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面2幾種常見(jiàn)電場(chǎng)等勢(shì)面(如圖1所示)圖1想一想電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做功嗎？答案等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，所以兩點(diǎn)間電勢(shì)差為0；電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)，等勢(shì)面與電場(chǎng)線垂直，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力與速度垂直，所以電場(chǎng)力做功為零三、尖端放電1概念：帶電較多的導(dǎo)體，在尖端部位，場(chǎng)強(qiáng)可以大到使周?chē)目諝獍l(fā)生電離而引起放電的程度，這就是尖端放電2應(yīng)用：避雷針是應(yīng)用尖端放電的原理來(lái)防止雷擊造成危害的.一、電勢(shì)概念及電勢(shì)高低的判斷方法1電勢(shì)的相對(duì)性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)跟零電勢(shì)位置的選取有關(guān)，常選取無(wú)限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零2電勢(shì)的固有性：電勢(shì)是定義式，的大小由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷、電荷的電性、電荷量均無(wú)關(guān)3電勢(shì)是標(biāo)量：一般選無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地處電勢(shì)為零正值表示該點(diǎn)電勢(shì)高于零電勢(shì)，負(fù)值表示該點(diǎn)電勢(shì)低于零電勢(shì)正、負(fù)只表示大小，不表示方向4電勢(shì)高低的判斷方法(1)電場(chǎng)線法：沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)越來(lái)越低(2)電勢(shì)能判斷法：由知，對(duì)于正電荷，電勢(shì)能越大，所在位置的電勢(shì)越高；對(duì)于負(fù)電荷，電勢(shì)能越小，所在位置的電勢(shì)越高例1有一電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖2所示，電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電勢(shì)分別用EA、EB和A、B表示，則()圖2AEAEB，ABBEAEB，ABCEABDEAEB，AB答案D解析由電場(chǎng)線的疏密可知EAEB，根據(jù)沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低可知AWACBWADWABCWACWADDWABWAC答案D解析由WABq(AB)，WACq(Ac)，WADq(AD)，又BDC.故WABWACWAD.7如圖4所示，圖中虛線表示某一電場(chǎng)的等勢(shì)面，cd為過(guò)O點(diǎn)的等勢(shì)面的切線，現(xiàn)用非靜電力將負(fù)電荷q從a點(diǎn)沿著aOb勻速移到b點(diǎn)，當(dāng)電荷通過(guò)O點(diǎn)時(shí)，關(guān)于外力的方向，下列說(shuō)法正確的是(忽略重力)()圖4AOd方向BOc方向COa方向D以上說(shuō)法都不對(duì)答案D解析負(fù)電荷受力方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相反，根據(jù)等勢(shì)線的性質(zhì)可知負(fù)電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向應(yīng)為垂直于cd向左，由q勻速運(yùn)動(dòng)所以負(fù)電荷q受到的外力方向應(yīng)垂直于cd向右，故選D.8下列四個(gè)圖中，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等、電場(chǎng)強(qiáng)度也相等的是()答案D解析勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是垂直于電場(chǎng)線的一簇等間距的平行平面，A中a、b兩點(diǎn)不在同一等勢(shì)面上，所以，這兩點(diǎn)的電勢(shì)是不相等的，但這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等；B中a、b兩點(diǎn)在同一個(gè)等勢(shì)面上，電勢(shì)相等，但這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向不同；C中a、b兩點(diǎn)對(duì)稱(chēng)于兩電荷的連線，所以電勢(shì)相等，但在中垂線上場(chǎng)強(qiáng)的方向是平行于中垂線的，而且都指向外側(cè)，故兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的方向不同；D中，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，場(chǎng)強(qiáng)的方向是沿連線的，而且方向相同，故本題選D.9如圖5所示，O為兩個(gè)等量異種電荷連線的中點(diǎn)，P為連線中垂線上的一點(diǎn)，對(duì)O、P兩點(diǎn)的比較正確的是()圖5AOP，EOEPBOP，EOEPC負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能大DO、P兩點(diǎn)所在直線為等勢(shì)線答案AD解析等量異種電荷的中垂線是一條等勢(shì)線，故OP，D對(duì)，電勢(shì)能相等，C錯(cuò)；有疊加可知從中點(diǎn)O到無(wú)窮遠(yuǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小，故EOEP，A正確題組三綜合應(yīng)用10如圖6所示，甲是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，A、B是這條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，若將一負(fù)電荷從A點(diǎn)自由釋放，負(fù)電荷沿電場(chǎng)線從A到B運(yùn)動(dòng)過(guò)程的速度時(shí)間圖象如圖乙所示，比較A、B兩點(diǎn)電勢(shì)的高低和場(chǎng)強(qiáng)E的大小可得()圖6AABBABCEAEBDEAEB答案BC解析電子速度在增加，說(shuō)明電場(chǎng)力方向由A指向B，場(chǎng)強(qiáng)方向由B指向A，所以BA，B對(duì)又知加速度在減小，所以EAEB，C對(duì)11一帶電粒子射入一固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖7中實(shí)線ABC所示，圖中虛線是同心圓弧，表示電場(chǎng)的等勢(shì)面，不計(jì)重力，可以判斷()圖7A此粒子一直受到靜電排斥力作用B粒子在A點(diǎn)和C點(diǎn)的速度大小一定相等C粒子在B點(diǎn)的動(dòng)能一定大于在A點(diǎn)的動(dòng)能D粒子在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在C點(diǎn)的電勢(shì)能答案ABD解析如題圖所示，軌跡向左彎曲，帶電粒子所受的電場(chǎng)力方向向左，則帶電粒子受到了排斥力作用故A正確A、C兩點(diǎn)處于同一等勢(shì)面上，從A到C，電場(chǎng)力做功為零，則A、C兩點(diǎn)動(dòng)能相等，速度大小相等，故B正確從A到B過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，可知電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，粒子在B點(diǎn)的動(dòng)能一定小于在A點(diǎn)的動(dòng)能故C錯(cuò)誤從B到C過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，可知電勢(shì)能減小，粒子在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在C點(diǎn)的電勢(shì)能，故D正確故選A、B、D.12一個(gè)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖8中曲線AB所示，平行的虛線a、b、c、d表示該電場(chǎng)中的四個(gè)等勢(shì)面不計(jì)粒子重力，下列說(shuō)法中正確的是()圖8A該粒子一定帶正電B四個(gè)等勢(shì)面中a等勢(shì)面的電勢(shì)一定最低C該粒子由A到B過(guò)程中動(dòng)能一定逐漸減小D該粒子由A到B過(guò)程中電勢(shì)能一定逐漸減小答案D解析根據(jù)電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面，可畫(huà)出電場(chǎng)線再由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子受向上的電場(chǎng)力，由于粒子帶電正負(fù)不確定，所以無(wú)法判斷電場(chǎng)線的方向，無(wú)法判斷電勢(shì)高低，A、B錯(cuò)；由A到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，靜電力做正功，所以粒子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小C錯(cuò)，D正確13如圖9所示，光滑絕緣桿豎直放置，它與以正點(diǎn)電荷Q為圓心的某一圓周交于B、C兩點(diǎn)，質(zhì)量為m，帶電荷量為q的有孔小球從桿上的A點(diǎn)無(wú)初速度下滑，已知qQ，ABh，小球滑到B點(diǎn)時(shí)速度大小為，則小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，電場(chǎng)力做多少功