2019_2020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学案粤教版

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1、课时2 等势面的特点 电场线与等势面的关系[学科素养与目标定位] 物理观念: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.科学思维: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.1.等势面的定义:电场中电势相同的各点构成的面.2.等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功(选填“做功”或“不做功”).(2)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.(3)等差等势面密的地方,电场强度较强;等差等势面疏的地方,电场强度较弱.(4)任

2、意两个等势面不相交.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.(√)一、等势面的特点及应用几种典型电场的等势面图1(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①等量正点电荷连线的中点电势

3、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.②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(  )图2A.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点电势答案 AD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

4、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.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(  )图3A.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

5、放,它必将沿电场线运动到负极板答案 B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φb=φd,而φc>φd,所以φc>φb,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(  )图4A.P、Q两点处的电荷等量同号B.a点和b点的电场强度相

6、同C.c点的电势低于d点的电势D.负电荷从a到c,电势能减少答案 D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(  )图5A.粒子带正电荷B

7、.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点的动能答案 ABD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.

8、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:

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