1.4等势面及其应用(第2课时)学案-2021年粤教版(新教材)物理必修第三册
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1、第第 2 2 课时课时 等势面及其应用等势面及其应用 学习目标 1.知道什么是等势面,掌握等势面的特点.2.知道典型电场的等势面特点.3.会根据电场线和等势 面的规律分析带电粒子的运动轨迹问题 等势面 1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电场力不做功(选填“做功”或“不做功”) (2)等势面一定跟电场线垂直,即跟场强的方向垂直 (3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 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
2、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 导学探究 (1)类比地图上的等高线,简述什么是等势面? (2)当电荷从同一等势面上的 A 点移到 B 点时,电荷的电势能是否变化?电场力做功情况如何? 答案 (1)电场中电势相等的各点构成的面 (2)不发生变化 电场力不做功 知识深化 1等势面的特点及应用 (1)在等势面上移动电荷时电场力不做功,电荷的电势能不变 (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,由此可以绘制电场线,从而可以确 定电场的大体分布 (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
3、度较弱,由等差等势面的疏密可以 定性确定场强大小 (4)任意两个等势面都不相交 2几种常见电场的等势面(如图 1 所示) 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 是一条等势线 (3)等量同号点电荷的等势面 等量正点电荷连线的中点电势最低, 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 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
4、 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 2 AA 点场强小于 B 点场强 BA 点场强方向指向 x 轴负方向 CA 点场强大于 B 点场强 DA 点电势低于 B 点电势 答案 A 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图,如图所示, 可知 A、B 两点处的场强方向应与 x 轴同向,由等差等势面的疏密可知,A 点处的场强 EA小于 B 点处的场 强 EB,A 正确 (2019 泰安市高一期末)空间中 P、Q 两点处各固定一个点电荷,其中 P 点处为正点
5、电荷,P、Q 两 点附近电场的等势面分布如图 3 所示,a、b、c、d 为电场中的 4 个点则( ) 图 3 AP、Q 两点处的电荷等量同号 Ba 点和 b 点的电场强度相同 Cc 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 (多
6、选)(2019 山师附中期末)某静电场中的电场线如图 4 所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用, 其运动轨迹如图中虚线所示,由 M 运动到 N,以下说法正确的是( ) 图 4 A粒子是正电荷 B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,所受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,所以此粒子为正电荷,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
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