2.2 电势与等势面 学案（2020年鲁科版高中物理选修3-1）

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1、第2节电势与等势面学习目标核心提炼1.知道电势的概念，理解其相对性；能正确区分电势与电势能和电场强度。2个概念电势、等势面1个公式1个特点等势面的特点1个现象尖端放电现象2.理解等势面的概念，掌握等势面的特点及几种典型电场中等势面的分布情况。3.了解尖端放电现象，知道避雷针原理。一、电势1.概念：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。电势是标(填“矢”或“标”)量。2.公式和单位：，即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。单位：伏特，符号是V，1 V1 J/C。3.电势的相对性：只有规定了电场中某处的电势为零，才能确定电场中各点的电势值。通常选距离电荷无

2、穷远处或大地为零电势位置。思考判断(1)电场中沿电场线的方向电势逐渐降低。()(2)因为沿电场线方向电势降低，所以电势降低的方向就是电场线的方向。()二、等势面1.定义：电场中电势相等的各点构成的面。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。(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)两个不同的等势面永不相交。3.熟悉下面几种常见电场等势面的特点三、尖端放电1.概念：带电较多的导体，在尖端部位，场强可以大到使周围的空气发生电离而引起放电的程度，这就是尖端放电。2.应用：避雷针是应用尖端放电的原理来防止雷击造成危害的。电势及其高低的判断要点归纳1.对

3、电势的三点理解(1)电势和电势能具有相对性，与零势面的选择有关。(2)是电势的定义式。电场中某点处的大小是由电场本身决定的，与在该点处是否放入试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关。(3)由求电势时，可将各物理量的“”、“”直接代入计算，这样更方便。2.电势与电势能的区别与联系电势电势能Ep物理意义反映电场的能的性质的物理量反映电荷在电场中某点所具有的能量相关因素电场中某一点的电势的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷q无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势共同决定的大小电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，则为负值正点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负

4、相同负点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负相反单位伏特V焦耳J联系或Epq，二者均是标量精典示例例1 (2018漳州高二检测)将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功为6.0109 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功为7.0109 J，则M、N两点的电势M、N的关系为()A.MNM0C.NMN0解析取无穷远处电势0。对正电荷：WM0EpMqM，M；对负电荷：WNEpN0qN，N；所以NM0，选项C正确。答案C电势高低的判断方法(1)电场线法：沿电场线方向，电势逐渐降低。(2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。(3)

5、公式法：由进行计算，Ep、q均带各自的正负号。针对训练1 如果把电荷量为q1.0108 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W1.2104 J，那么：(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？(2)q未移入电场前，A点的电势是多少？解析(1)静电力做负功，电势能增加，无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即0，Ep0。由WAEpEpA得EpAEpWA0(1.2104 J)1.2104 J再由A得A1.2104 V。(2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2104 V。答案(1)1.2104 J1.210

6、4 V(2)1.2104 V等势面的特点及应用要点归纳1.等势面的特点(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功。(2)空间两等势面不相交。(3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。(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。(5)等势面是虚拟的，是为描述电场的性质而假想的面。2.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。(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。(3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布。(4)由等差等势面的疏密，可以定性地比

7、较其中两点场强的大小。精典示例例2 关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功解析若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，A错误；电场线一定与等势面垂直，B正确；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相同，C错误；将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做负功，故D错误。答案B等势面和电场线的应用(1)已知等势面的情况，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电势降低”的方向确定电场线方

8、向。(2)已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。针对训练2 下列关于等势面的说法正确的是()A.电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功B.在同一个等势面上各点的场强大小相等C.两个不等电势的等势面可能相交D.若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小解析等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A错误；等势面上各点场强大小不一定相等，等势面不可能相交，B、C错误；等差等势面的疏密反映场强的大小，D正确。答案D1.(电势

9、和电势能的判断)关于静电场，下列说法正确的是()A.负电荷沿电场线方向移动时，电势能增加，电势降低B.负电荷沿电场线方向移动时，电势能减小，电势降低C.电场强度大的位置电势一定高，电场强度小的位置电势一定低D.电场强度为零的点，电势一定为零解析负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加，由可知电势降低，故A正确，B错误；电场强度与电势没有直接的关系，则电场强度大的位置电势不一定高，电场强度小的位置电势不一定低，电场强度为零的点，电势可能为零，也可能不为零，故C、D错误。答案A2.(尖端放电)下列与静电屏蔽无关的是()A.避雷针的顶端做的很尖细B.用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而

10、鸟安然无恙C.超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成D.电视闭路线芯外常包有一层金属网解析避雷针是应用尖端放电的原理，其余三项均是利用了金属对内部的静电屏蔽作用。答案A3. (等势面的应用)如图1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1A.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点电势低于B点电势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，且从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分布如图所示，可知A、B两点处的场强方向应与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，A正确。答案A