高二物理ppt课件 电势与等势面课件

(1)利用电场线与等势面垂直的特点，可以根据等势 面的形状画出电场线，如果已知等势面电势的高低关系， 可以确定电场线的方向。 (2)带电粒子做曲线运动时，运动轨迹总是弯向粒子
受力的方向，从而可以根据运动轨迹的形状判断粒子受
到的电场力的方向，进而可以得知电场力做功的情况及 粒子的速度、动能和电势能的变化情况。
D．避雷针安装在高大建筑物的顶端，而不必接地
解析：带电云层靠近建筑物时，会在建筑物上感应出异
种电荷，在云层与建筑物之间形成电场。当电荷积累到 一定程度时，会发生强烈放电现象，可能发生雷击。如 果建筑物安装了避雷针，云层中积聚的电荷会通过避雷 针导入大地，逐渐中和云层的电荷，保护建筑物，使其 免遭雷击。避雷针应选用导体材料，所以选B。 答案：B
D．粒子从c点到d点的过程中电场力做负功
[思路点拨] 电场线与等势面垂直，粗略画出电场
线，由运动轨迹弯曲方向可知带电粒子受力方向，再分 析电场力做功的正负，判断粒子的速度、动能及电势能 的变化。
[解析]
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
势面不会相交。
2．等势面的应用 (1)利用等势面可以知道电场中各点的电势高低，可
以形象地描述电场具有的能的性质。
(2)利用等势面可以描绘出电场线。 实际中，测量电势比测定电场强度更容易，所以常用等 势面研究电场。先测绘出等势面的形状和分布，再根据 电场线与等势面相互垂直，绘3.电势和电场强度的比较
电势φ
物理 意义 描述电场能的性质 电场中某点的电势等于 该点与选取的标准位置
电场强度E
描述电场力的性质 (1)电场中某点的场强等于放 在该点点电荷所受的电场力
(零势能点)间的电势差。 F跟点电荷电荷量q的比值 大小 Ep F ， φ 在数值上等 (2) φ＝ q E＝ q ，E在数值上等于 于单位正电荷在电场中 单位正电荷在该点所受到的
该电场的示意图(即画出几条电场线)，并要求保留作图时
即可画出电场线。匀强电场中的电势分布特点：匀强电场 沿任意方向电势均匀降低。
[解析]
题目中只要寻求电势相等
的点即可确定等势面，因φ B＝6 V，
φ C＝－6 V，由匀强电场的特点电势均
匀分布知，在BC连线的中点O处的电势 必为0；同理，在AC线段上找一个电势为0的点，把AC线段 等分成三份，在等分点O′处的电势也必为0。连结OO′即 为该电场中的一条等势线，根据电场线与等势线垂直，可
后，粒子a在斥力作用下加速，动能增大而电势能 减小 ，C项正确。B、C、A三点在同一等势面上，
粒子a、b从A到达B、C，电势能不变，粒子的动能
也不会变化，两粒子速率相同，D项正确。 答案：A
[例2]
如图2－2－7所示，虚线
方框内为一匀强电场，A、B、C为该电 场中的三个点。已知φ A＝12 V，φ B＝ 6 V，φ C＝－6 V。试在该方框内作出 所用的辅助线。 [思路点拨] 电场线跟等势面垂直，只要画出等势面， 图2－2－7
(
)
A．负电荷从A移到B时，电场力做正功，A点的电势一定较高 B．负电荷从A移到B时，电势能增加，A点电势一定较低 C．正电荷从A移到B时，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A移到B，A点电势一定较高
解析：由A到B，电场力对负电荷做正功，说明负电荷 逆着电场线运动，电势升高，即φ B＞φ A，A错；电势
知识点一
第 2 章 电 势 能 与 电 势 差
第 2 节
电 势 与 等 势 面
理解教材新知
知识点二 知识点三 考向一 考向二
把握热点考向
应用创新演练
随堂基础巩固 课时跟踪训练
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．电场中某点的电势在数值上等于单 位正电荷在该点所具有的电势能。 3．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)等差等势面的疏密反映了电场强弱。
2．如图2－2－4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，实线为一个带正
电的质点仅在电场力作用下，通过
图2－2－4
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
解析：粒子a受电场力作用有沿半径向外的加速度，电
场力为斥力，粒子b受到电场的引力作用，粒子a的电
性与点电荷相同，粒子b的电性与点电荷相反，B项正 确。当电荷量不相等时，也可以出现图示情况，A项不 正确。在电场中运动的粒子能量守恒，粒子的动能与 电势能之和是常量。粒子a到达距O点最近的D点前，需 克服电场力做功，动能减小，电势能增大，通过D点以
样在等势面上移动电荷时电场力就要做功。但这是不可能 的，因为在等势面上各点电势相等，沿着等势面移动电荷 时电场力是不做功的。所以场强一定跟等势面垂直。
(3)沿着电场线方向电势越来越低。可见，电场线
不但跟等势面垂直，而且是由电势较高的等势面指向电
势较低的等势面。 (4)等势面不相交。 如果两个等势面相交，说明相交处的电场线有两条， 即该处的电场强度方向有两个，这是不可能的，所以等
2．几种常见电场的等势面
(1)点电荷电场的等势面，如图2－2－1中虚线所示。
(2)等量异种电荷的电场的等势面，如图2－2－2 甲，过两点电荷连线中点的 中垂面 是一个等势面。
图2－2－2
(3)等量同种电荷的电场的等势面，如图2－2－2乙。
(4)匀强电场的等势面，是与电场线垂直的，间隔
相等 且相互 平行 的一簇平面，如图2－2－3所示。
以画出电场中的电场线，如图所示。
[答案] 见解析图
解决该类问题首先要研究已知点的电势，也就 是研究电场的电势分布，看怎样连线、怎样细分这
条连线上的电势，才能便于找到等电势点。这个问
题解决了，后面的问题就水到渠成了。
2．Δ ABC处于匀强电场中，如图2－2－8 所示，将一个带电量为q＝－2×106C
的点电荷从A移到B，电场力做功
W1＝－1.2×105J；再将该点电荷
图2－2－8
从B移到C，电场力做功W2＝6×10－6J。已知A点的电势 φ A＝5 V，则B、C两点的电势分别为________ V和 ________V。试在图中画出通过A点的电场线。
解析：因为电荷从 A 移到 B 的过程中， 电场力做功 W1＝－1.2×10
1．如图2－2－6所示，虚线为某个点
电荷电场的等势面，现有两个带电
粒子a、b(不计重力)，以相同的速 率从同一点A出发，沿不同路径分别 到达B、C点。根据图示情况可以得知 图2－2－6 下列判断错误的是 ( )
A．两个粒子电荷量一定相等 B．两个粒子的电性一定相反 C．粒子a的动能先减小后增大 D．经过B、C点时，两粒子速率相同
[例1]
(2012·泉州高二检测)图
2－2－5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ab cde 轨迹运动。已知电势φ K＜φ L＜φ M，且 图2－2－5 粒子在ab段做减速运动。下列说法中正确的是( )
A．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
能增加，电场力做负功，负电荷应是顺着电场线运动，
电势降低，即φ A＞φ B，B错；电势能增加，电场力做 负功，正电荷应是逆着电场线运动，电势升高，即φ ＞φ A，C对；D项无法比较电势，故D错。 答案：C
B
[自学教材]
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 。
大小 的大小，只跟电场本身 有关，跟点电荷q无关
电势能大小是由点电荷
电荷量q和该点电势φ 共同决定的
电势φ
电势能Ep
电势沿电场线逐渐下降， 正点电荷：电势能的正负
正负 选定零势能点后，某点的 跟电势的正负相同；负点 电势高于零者，为正值， 电荷：电势能的正负跟电 电势低于零者，为负值 单位 联系 伏特(V) Ep＝qφ 势的正负相反 焦耳(J) W＝ΔEp＝qU
端——高大物体上，如高大建筑物、大树等物体上，当
电荷积累到足够多时，云层与建筑物间产生强烈的火花 放电，这就是雷击，在建筑物上安装尖状的避雷针，可 利用避雷针不断放电，避免电荷积累过多，避免雷击。
3．关于避雷针的下列说法中正确的是 A．制做避雷针要选用绝缘性能好的材料
(
)
B．避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地 C．为了美观通常把避雷针顶端设计成球形
该点具有的电势能 静电力
电势φ 矢标性 单位 关系 标量 伏特(V)
电场强度E 矢量 牛/库(N/C)
电势沿着电场强度的方向降低
大小之间不存在任何关系，电势为零的点，
说明 场强不一定为零；电势高的地方，场强不一 定大；场强为零的地方，电势不一定为零； 场强大的地方，电势不一定高
1．下列关于电势高低的判断，正确的是
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。
[自学教材] 1．电势 (1)定义：电场中某点的电势就是电荷在该点的 电势能 与 电荷量 的比值。 (2)公式：φ ＝ Ep/q 。
(3)单位：国际单位制中，电势的单位是 伏特 ，
符号是V,1 V＝1 焦耳/库仑 。
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的电能的损 失，所以高压设备中导体的表面做得尽可能地光滑。