高中物理 第1章 第4节 第2课时 等势面课件 新人教版选修3-1

1、第第2课时等势面课时等势面1知道等势面的定义，理解等势面的特点知道等势面的定义，理解等势面的特点2了解几种典型电场的等势面了解几种典型电场的等势面要点等势面要点等势面1定义：定义：电场中电势相等的各点构成的面叫做等势电场中电势相等的各点构成的面叫做等势面面2常用电场的等势面的分布情况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，如下图所示球面，如下图所示(2)等量异等量异(同同)号电荷的电场的等势面是以两个电荷连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线的中垂面为对称面的对称曲

2、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：其电势分布特点如下面表格所示：位置位置电势电势电荷电荷连线上连线上连线的中连线的中垂线上垂线上从中点沿从中点沿中垂线向中垂线向两侧两侧连线上和中垂连线上和中垂线上关于中点线上关于中点对称点对称点两等量两等量正电荷正电荷中点处中点处最低最低与连线交与连线交点处最高点处最高降低降低等势等势两等量两等量负电荷负电荷中点处中点处最高最高与连线交与连线交点处最低点处最低升高升高等势等势两等量两等量异种电荷异种电荷从正电从正电荷向负荷向负电荷降电荷降低低中垂线为中垂线为等势线等势线不变不变中

3、垂线上等中垂线上等势，连线上与势，连线上与零电势点差值零电势点差值相等，一正一相等，一正一负负在等量异种电荷形成的电场中，若沿中垂线移动电荷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，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，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，如右上图所带电枕形导体的电场线和等势面，如右上图所示示3特点特点(1)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指电场

4、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，静电力在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功不做功(3)在空间中没有电荷的地方两等势面不相交，但等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，实际上是不存在的存在的如图所示，实线表示一簇关

5、于如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等轴对称的等势面，在势面，在x轴上有轴上有A、B两点，则两点，则()AA、B两点的场强方向与两点的场强方向与x轴同向轴同向BA、B两点的场强方向与两点的场强方向与x轴反向轴反向CA点的场强点的场强EA大于大于B点的场强点的场强EBDA点的场强点的场强EA小于小于B点的场强点的场强EB题题 型型 1 1等势面与场强方向关系的应用等势面与场强方向关系的应用【答案】【答案】AD【方法总结方法总结】(1)知道等势面就能清楚电场中各点的电势高低差别知道等势面就能清楚电场中各点的电势高低差别情况情况(2)可求电荷在不同等势面间移动时电场力做的功，可求电荷在不同等势面间

6、移动时电场力做的功，即即WABEpAEpBq(AB)(3)已知等势面的分布和其形状，再根据电场线与等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，确定电场的分布定电场的分布(2015北京六十七中期中北京六十七中期中)如图如图所示的匀强电场中，所示的匀强电场中，a、b、c三条虚线表示三个等势三条虚线表示三个等势面下列说法中正确的是面下列说法中正确的是()A等势面等势面a的电势最高的电势最高B等势面等势面b的电势最高的电势最高C等势面等势面c的电势最高的电势最高D三个等势面的电势相等三个等势面的电势相等解

7、析：解析：沿着电场线方向电势逐渐降低，沿着电场线方向电势逐渐降低，a，b和和c三个三个等势面中等势面中a的电势最高，的电势最高，c的电势最低，的电势最低，A选项正确选项正确答案：答案：A变式训练变式训练 1-1 (2014盐城二模盐城二模)如图所示，虚线表示某电如图所示，虚线表示某电场的等势面一带电粒子仅在电场力作用下由场的等势面一带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到点运动到B点的径迹如图中实线所示粒子在点的径迹如图中实线所示粒子在A点的速度为点的速度为vA、电、电势能为势能为EpA；在；在B点的速度为点的速度为vB、电势能为、电势能为EpB则下列结则下列结论正确的是论正确的是()题题 型型

8、2 2 等势面的应用等势面的应用A粒子带正电，粒子带正电，vAvB，EpAEpBB粒子带负电，粒子带负电，vAvB，EpAEpBC粒子带正电，粒子带正电，vAvB，EpAEpBD粒子带负电，粒子带负电，vAvB，EpAEpB【解析】【解析】根据曲线运动中轨迹和受力的关系可知，根据曲线运动中轨迹和受力的关系可知，受力指向轨迹的内侧，电场线由高电势指向低电势，则粒受力指向轨迹的内侧，电场线由高电势指向低电势，则粒子带负电，负电荷在电势低的地方电势能大，负电荷在子带负电，负电荷在电势低的地方电势能大，负电荷在B点的电势能大于在点的电势能大于在A点的电势能，根据能量守恒定律可点的电势能，根据能量守恒定

9、律可知，电荷在知，电荷在B点的动能小于在点的动能小于在A点的动能，速度点的动能，速度vAvB，故故B选项正确选项正确【答案】【答案】B【方法总结方法总结】等势面的应用：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由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差值值(2)由等势面可以判断静电力对移动电荷做功的情由等势面可以判断静电力对移动电荷做功的情况况(3)已知等势面的形状分布，可以绘制电场线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由等差等势面的疏密，可以比较不同点场强的大小小(2014漳州二模漳州二模)一粒子从一粒子从A点点射入电场，从射入

10、电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面平行，不计粒子的重如图所示，图中左侧前三个等势面平行，不计粒子的重力下列说法正确的有力下列说法正确的有()A粒子带正电荷粒子带正电荷B粒子的加速度先不变，后变小粒子的加速度先不变，后变小C粒子的速度不断增大粒子的速度不断增大D粒子的电势能减小粒子的电势能减小变式训练变式训练 2-1答案：答案：B1关于等势面的说法正确的是关于等势面的说法正确的是()A电荷在等势面上移动时不受静电力作用，所以不电荷在等势面上移动时不受静电力作用，所以不做功做功B等势面上各点的场强相等等势面上各点的场强相

11、等C点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷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为球心的一簇球面D匀强电场中的等势面是相互平行的垂直电场线的匀强电场中的等势面是相互平行的垂直电场线的一簇平面一簇平面解析：解析：在等势面上移动电荷，电场力不做功并不是电在等势面上移动电荷，电场力不做功并不是电荷不受电场力的作用，而是静电力和电荷的移动方向垂荷不受电场力的作用，而是静电力和电荷的移动方向垂直，静电力做功为零，因此直，静电力做功为零，因此A错误等势面上各点的电势错误等势面上各点的电势相等，但是场强是否相等则不一定，如在点电荷形成的电相等，但是场强是否相等则不一定，如在点电荷形成

12、的电场中，等势面上各点的场强的大小相等，但是方向却不场中，等势面上各点的场强的大小相等，但是方向却不同，因此同，因此B选项错误根据我们讲过的各种等势面的分布选项错误根据我们讲过的各种等势面的分布情况可知，情况可知，C、D是正确的是正确的答案：答案：CDC都是克服静电力做功，沿路径都是克服静电力做功，沿路径做的功大于沿路做的功大于沿路径径所做的功所做的功D都是克服静电力做功，沿路径都是克服静电力做功，沿路径做的功小于沿路做的功小于沿路径径所做的功所做的功解析：解析：正电荷由正电荷由a到到b和由和由a到到c再到再到b，初电势相等，初电势相等，末电势相等，由高电势到低电势，都是静电力做功，且静末电势

13、相等，由高电势到低电势，都是静电力做功，且静电力做功相等，选项电力做功相等，选项B正确正确答案：答案：B3(2014文登市二模文登市二模)在直角坐标系在直角坐标系Oxyz中有一四面中有一四面体体OABC，其顶点坐标如图所示在原点，其顶点坐标如图所示在原点O固定一个电荷固定一个电荷量为量为Q的点电荷，下列说法正确的是的点电荷，下列说法正确的是()解析：解析：电场强度是矢量，具有方向，如图所示，电场强度是矢量，具有方向，如图所示，A、B、C三点的电场强度方向不同，则电场强度不相同，故三点的电场强度方向不同，则电场强度不相同，故A选项错误；点电荷的等势面是以电荷为球心的同心球选项错误；点电荷的等势面是以电荷为球心的同心球面，根据几何关系面，根据几何关系A、B、C三点位于