【名师同步导学】2013-2014学年高中物理 第1讲 第4节 第2课时 等势面课件 新人教版选修3-1.ppt

第2课时　等势面 1．定义：电场中电势相等的各点构成的面叫做等势面． 2．常用电场的等势面的分布情况． (1)点电荷的电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面，如下图所示． (2)等量异(同)号电荷的电场的等势面是以两个电荷连线的中垂面为对称面的对称曲面，如下图所示．同时也是以两个电荷连线为对称轴的对称曲面． 其电势分布特点如下面表格所示： 在等量异种电荷形成的电场中，若沿中垂线移动电荷至无穷远处，电场力不做功，当取无穷远处电势为零时，中垂线上各点的电势也为零． (3)匀强电场的等势面是一簇间隔均匀的平行平面，如左下图所示． (4)带电枕形导体的电场线和等势面，如右上图所示． 3．特点 (1)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． (2)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功． (3)在空间中没有电荷的地方两等势面不相交，但等势面可以是封闭的，也可以是不封闭的． (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． 等势面是为了描述电场性质而假想的面，实际上是不存在的. (2013·黄冈模块学分认定测试)如图所示，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、B两点的场强方向与x轴同向 B．A、B两点的场强方向与x轴反向 C．A点的场强EA大于B点的场强EB D．A点的场强EA小于B点的场强EB 【解析】　由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，由电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线的分布，如图所示．则可知A、B两点处的场强方向与x轴同向．由电场线的疏密可知，A点处的场强EA小于B点处的场强EB. 【答案】　AD 【方法总结】 (1)知道等势面就能清楚电场中各点的电势高低差别情况． (2)可求电荷在不同等势面间移动时电场力做的功，即WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)． (3)已知等势面的分布和其形状，再根据电场线与等势面相互垂直的特点，就能描绘出电场线的分布情况，确定电场的分布． 如图所示，图中虚线表示某一电场的等势面，cd为过O点的等势面的切线．现用外力将负点电荷q从a点沿着直线aOb匀速移到b点，当电荷通过O点时，关于外力的方向，下列说法正确的是(不计重力)(　　) A．Od方向　　　　　 B．Oc方向 C．Oa方向 D．以上说法都不对 解析：根据电场强度方向的定义，负电荷在电场中某点所受静电力的方向，应与该点的电场强度方向相反． 由等势面的性质知，该电场在O点的场强方向应与过O点的切线cd垂直且指向电势降低的方向，即垂直于cd向右，则负电荷在O点受静电力方向应为垂直于cd向左，由于q匀速运动所以负电荷q受外力方向应垂直于cd向右，故A、B、C三种说法均不对，正确选项为D. 答案：D 如图所示，虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面，其电势分别是φa、φb和φc，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线KLMN所示．由图可知(　　) A．粒子从K到L的过程中，静电力做负功，电势能增加 B．粒子从L到M的过程中， 静电力做负功，电势能增加 C．φa＞φb＞φc D．φa＜φb＜φc 【分析】　根据运动轨迹可以判断场源电荷的性质，从而确定各等势面的电势高低，根据移动方向跟静电力方向的关系确定静电力做功的正负及电荷电势能的增减问题． 【解析】　由等势面的分布规律可知，该电场为点电荷的电场．由运动轨迹可知，运动的正电荷跟场源电荷的相互作用规律是排斥，所以场源电荷是正电荷．根据电场线与等势面垂直，电场的分布是发散状辐射向外的．正电荷从K到L受静电力的方向背离圆心，与移动方向相反，做负功，电荷的电势能增加，选项A正确；从L到M，受到的静电力与移动方向相同，静电力做正功，电荷的电势能减少，选项B错误；根据电场线的方向就是电势降低的方向可知选项D正确． 【答案】　AD 【方法总结】 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值． (2)由等势面可以判断静电力对移动电荷做功的情况． (3)已知等势面的形状分布，可以绘制电场线． (4)由等差等势面的疏密，可以比较不同点场强的大小． 如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知(　　) A．三个等势面中，Q点的电势最高 B．带电质点通过P点时电势能较大 C．带电质点通过P点时动能较大 D．带电质点通过P点时加速度较大 解析：带电质点无论从P点进入还是从Q点进入，受电场力方向都是指向轨迹的内侧．由于该质点带正电，且电场线方向和等势面处处垂直，所以等势面c电势