高中物理 第1章 第4節(jié) 第2課時(shí) 等勢面課件 新人教版選修3-1

1、第第2課時(shí)等勢面課時(shí)等勢面1知道等勢面的定義，理解等勢面的特點(diǎn)知道等勢面的定義，理解等勢面的特點(diǎn)2了解幾種典型電場的等勢面了解幾種典型電場的等勢面要點(diǎn)等勢面要點(diǎn)等勢面1定義：定義：電場中電勢相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢電場中電勢相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面面2常用電場的等勢面的分布情況常用電場的等勢面的分布情況(1)點(diǎn)電荷的電場的等勢面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇點(diǎn)電荷的電場的等勢面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面，如下圖所示球面，如下圖所示(2)等量異等量異(同同)號電荷的電場的等勢面是以兩個(gè)電荷連號電荷的電場的等勢面是以兩個(gè)電荷連線的中垂面為對稱面的對稱曲面，如下圖所示同時(shí)也是線的中垂面為對稱面的對稱曲

2、面，如下圖所示同時(shí)也是以兩個(gè)電荷連線為對稱軸的對稱曲面以兩個(gè)電荷連線為對稱軸的對稱曲面其電勢分布特點(diǎn)如下面表格所示：其電勢分布特點(diǎn)如下面表格所示：位置位置電勢電勢電荷電荷連線上連線上連線的中連線的中垂線上垂線上從中點(diǎn)沿從中點(diǎn)沿中垂線向中垂線向兩側(cè)兩側(cè)連線上和中垂連線上和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)線上關(guān)于中點(diǎn)對稱點(diǎn)對稱點(diǎn)兩等量兩等量正電荷正電荷中點(diǎn)處中點(diǎn)處最低最低與連線交與連線交點(diǎn)處最高點(diǎn)處最高降低降低等勢等勢兩等量兩等量負(fù)電荷負(fù)電荷中點(diǎn)處中點(diǎn)處最高最高與連線交與連線交點(diǎn)處最低點(diǎn)處最低升高升高等勢等勢兩等量兩等量異種電荷異種電荷從正電從正電荷向負(fù)荷向負(fù)電荷降電荷降低低中垂線為中垂線為等勢線等勢線不變不變中

3、垂線上等中垂線上等勢，連線上與勢，連線上與零電勢點(diǎn)差值零電勢點(diǎn)差值相等，一正一相等，一正一負(fù)負(fù)在等量異種電荷形成的電場中，若沿中垂線移動電荷在等量異種電荷形成的電場中，若沿中垂線移動電荷至無窮遠(yuǎn)處，電場力不做功，當(dāng)取無窮遠(yuǎn)處電勢為零時(shí)，至無窮遠(yuǎn)處，電場力不做功，當(dāng)取無窮遠(yuǎn)處電勢為零時(shí)，中垂線上各點(diǎn)的電勢也為零中垂線上各點(diǎn)的電勢也為零(3)勻強(qiáng)電場的等勢面是一簇間隔均勻的平行平面，勻強(qiáng)電場的等勢面是一簇間隔均勻的平行平面，如左下圖所示如左下圖所示(4)帶電枕形導(dǎo)體的電場線和等勢面，如右上圖所帶電枕形導(dǎo)體的電場線和等勢面，如右上圖所示示3特點(diǎn)特點(diǎn)(1)電場線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指電場

4、線跟等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面向電勢低的等勢面(2)在同一等勢面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動電荷時(shí)，靜電力在同一等勢面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動電荷時(shí)，靜電力不做功不做功(3)在空間中沒有電荷的地方兩等勢面不相交，但等在空間中沒有電荷的地方兩等勢面不相交，但等勢面可以是封閉的，也可以是不封閉的勢面可以是封閉的，也可以是不封閉的(4)在電場線密集的地方，等差等勢面密集在電場在電場線密集的地方，等差等勢面密集在電場線稀疏的地方，等差等勢面稀疏線稀疏的地方，等差等勢面稀疏等勢面是為了描述電場性質(zhì)而假想的面，實(shí)際上是不等勢面是為了描述電場性質(zhì)而假想的面，實(shí)際上是不存在的存在的如圖所示，實(shí)線表示一簇關(guān)

5、于如圖所示，實(shí)線表示一簇關(guān)于x軸對稱的等軸對稱的等勢面，在勢面，在x軸上有軸上有A、B兩點(diǎn)，則兩點(diǎn)，則()AA、B兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向與兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向與x軸同向軸同向BA、B兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向與兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向與x軸反向軸反向CA點(diǎn)的場強(qiáng)點(diǎn)的場強(qiáng)EA大于大于B點(diǎn)的場強(qiáng)點(diǎn)的場強(qiáng)EBDA點(diǎn)的場強(qiáng)點(diǎn)的場強(qiáng)EA小于小于B點(diǎn)的場強(qiáng)點(diǎn)的場強(qiáng)EB題題 型型 1 1等勢面與場強(qiáng)方向關(guān)系的應(yīng)用等勢面與場強(qiáng)方向關(guān)系的應(yīng)用【答案】【答案】AD【方法總結(jié)方法總結(jié)】(1)知道等勢面就能清楚電場中各點(diǎn)的電勢高低差別知道等勢面就能清楚電場中各點(diǎn)的電勢高低差別情況情況(2)可求電荷在不同等勢面間移動時(shí)電場力做的功，可求電荷在不同等勢面間

6、移動時(shí)電場力做的功，即即WABEpAEpBq(AB)(3)已知等勢面的分布和其形狀，再根據(jù)電場線與等已知等勢面的分布和其形狀，再根據(jù)電場線與等勢面相互垂直的特點(diǎn)，就能描繪出電場線的分布情況，確勢面相互垂直的特點(diǎn)，就能描繪出電場線的分布情況，確定電場的分布定電場的分布(2015北京六十七中期中北京六十七中期中)如圖如圖所示的勻強(qiáng)電場中，所示的勻強(qiáng)電場中，a、b、c三條虛線表示三個(gè)等勢三條虛線表示三個(gè)等勢面下列說法中正確的是面下列說法中正確的是()A等勢面等勢面a的電勢最高的電勢最高B等勢面等勢面b的電勢最高的電勢最高C等勢面等勢面c的電勢最高的電勢最高D三個(gè)等勢面的電勢相等三個(gè)等勢面的電勢相等解

7、析：解析：沿著電場線方向電勢逐漸降低，沿著電場線方向電勢逐漸降低，a，b和和c三個(gè)三個(gè)等勢面中等勢面中a的電勢最高，的電勢最高，c的電勢最低，的電勢最低，A選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確答案：答案：A變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 1-1 (2014鹽城二模鹽城二模)如圖所示，虛線表示某電如圖所示，虛線表示某電場的等勢面一帶電粒子僅在電場力作用下由場的等勢面一帶電粒子僅在電場力作用下由A點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的徑跡如圖中實(shí)線所示粒子在點(diǎn)的徑跡如圖中實(shí)線所示粒子在A點(diǎn)的速度為點(diǎn)的速度為vA、電、電勢能為勢能為EpA；在；在B點(diǎn)的速度為點(diǎn)的速度為vB、電勢能為、電勢能為EpB則下列結(jié)則下列結(jié)論正確的是論正確的是()題題 型型

8、2 2 等勢面的應(yīng)用等勢面的應(yīng)用A粒子帶正電，粒子帶正電，vAvB，EpAEpBB粒子帶負(fù)電，粒子帶負(fù)電，vAvB，EpAEpBC粒子帶正電，粒子帶正電，vAvB，EpAEpBD粒子帶負(fù)電，粒子帶負(fù)電，vAvB，EpAEpB【解析】【解析】根據(jù)曲線運(yùn)動中軌跡和受力的關(guān)系可知，根據(jù)曲線運(yùn)動中軌跡和受力的關(guān)系可知，受力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，電場線由高電勢指向低電勢，則粒受力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，電場線由高電勢指向低電勢，則粒子帶負(fù)電，負(fù)電荷在電勢低的地方電勢能大，負(fù)電荷在子帶負(fù)電，負(fù)電荷在電勢低的地方電勢能大，負(fù)電荷在B點(diǎn)的電勢能大于在點(diǎn)的電勢能大于在A點(diǎn)的電勢能，根據(jù)能量守恒定律可點(diǎn)的電勢能，根據(jù)能量守恒定

9、律可知，電荷在知，電荷在B點(diǎn)的動能小于在點(diǎn)的動能小于在A點(diǎn)的動能，速度點(diǎn)的動能，速度vAvB，故故B選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確【答案】【答案】B【方法總結(jié)方法總結(jié)】等勢面的應(yīng)用：等勢面的應(yīng)用：(1)由等勢面可以判斷電場中各點(diǎn)電勢的高低及差由等勢面可以判斷電場中各點(diǎn)電勢的高低及差值值(2)由等勢面可以判斷靜電力對移動電荷做功的情由等勢面可以判斷靜電力對移動電荷做功的情況況(3)已知等勢面的形狀分布，可以繪制電場線已知等勢面的形狀分布，可以繪制電場線(4)由等差等勢面的疏密，可以比較不同點(diǎn)場強(qiáng)的大由等差等勢面的疏密，可以比較不同點(diǎn)場強(qiáng)的大小小(2014漳州二模漳州二模)一粒子從一粒子從A點(diǎn)點(diǎn)射入電場，從射入

10、電場，從B點(diǎn)射出，電場的等勢面和粒子的運(yùn)動軌跡點(diǎn)射出，電場的等勢面和粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示，圖中左側(cè)前三個(gè)等勢面平行，不計(jì)粒子的重如圖所示，圖中左側(cè)前三個(gè)等勢面平行，不計(jì)粒子的重力下列說法正確的有力下列說法正確的有()A粒子帶正電荷粒子帶正電荷B粒子的加速度先不變，后變小粒子的加速度先不變，后變小C粒子的速度不斷增大粒子的速度不斷增大D粒子的電勢能減小粒子的電勢能減小變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 2-1答案：答案：B1關(guān)于等勢面的說法正確的是關(guān)于等勢面的說法正確的是()A電荷在等勢面上移動時(shí)不受靜電力作用，所以不電荷在等勢面上移動時(shí)不受靜電力作用，所以不做功做功B等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)相等等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)相

11、等C點(diǎn)電荷在真空中形成的電場的等勢面是以點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷在真空中形成的電場的等勢面是以點(diǎn)電荷為球心的一簇球面為球心的一簇球面D勻強(qiáng)電場中的等勢面是相互平行的垂直電場線的勻強(qiáng)電場中的等勢面是相互平行的垂直電場線的一簇平面一簇平面解析：解析：在等勢面上移動電荷，電場力不做功并不是電在等勢面上移動電荷，電場力不做功并不是電荷不受電場力的作用，而是靜電力和電荷的移動方向垂荷不受電場力的作用，而是靜電力和電荷的移動方向垂直，靜電力做功為零，因此直，靜電力做功為零，因此A錯(cuò)誤等勢面上各點(diǎn)的電勢錯(cuò)誤等勢面上各點(diǎn)的電勢相等，但是場強(qiáng)是否相等則不一定，如在點(diǎn)電荷形成的電相等，但是場強(qiáng)是否相等則不一定，如在點(diǎn)電荷形成

12、的電場中，等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)的大小相等，但是方向卻不場中，等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)的大小相等，但是方向卻不同，因此同，因此B選項(xiàng)錯(cuò)誤根據(jù)我們講過的各種等勢面的分布選項(xiàng)錯(cuò)誤根據(jù)我們講過的各種等勢面的分布情況可知，情況可知，C、D是正確的是正確的答案：答案：CDC都是克服靜電力做功，沿路徑都是克服靜電力做功，沿路徑做的功大于沿路做的功大于沿路徑徑所做的功所做的功D都是克服靜電力做功，沿路徑都是克服靜電力做功，沿路徑做的功小于沿路做的功小于沿路徑徑所做的功所做的功解析：解析：正電荷由正電荷由a到到b和由和由a到到c再到再到b，初電勢相等，初電勢相等，末電勢相等，由高電勢到低電勢，都是靜電力做功，且靜末電勢

13、相等，由高電勢到低電勢，都是靜電力做功，且靜電力做功相等，選項(xiàng)電力做功相等，選項(xiàng)B正確正確答案：答案：B3(2014文登市二模文登市二模)在直角坐標(biāo)系在直角坐標(biāo)系Oxyz中有一四面中有一四面體體OABC，其頂點(diǎn)坐標(biāo)如圖所示在原點(diǎn)，其頂點(diǎn)坐標(biāo)如圖所示在原點(diǎn)O固定一個(gè)電荷固定一個(gè)電荷量為量為Q的點(diǎn)電荷，下列說法正確的是的點(diǎn)電荷，下列說法正確的是()解析：解析：電場強(qiáng)度是矢量，具有方向，如圖所示，電場強(qiáng)度是矢量，具有方向，如圖所示，A、B、C三點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向不同，則電場強(qiáng)度不相同，故三點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向不同，則電場強(qiáng)度不相同，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；點(diǎn)電荷的等勢面是以電荷為球心的同心球選項(xiàng)錯(cuò)誤；點(diǎn)電荷的等勢面是以電荷為球心的同心球面，根據(jù)幾何關(guān)系面，根據(jù)幾何關(guān)系A(chǔ)、B、C三點(diǎn)位于