2.2 电势与等势面 课件 (5)

课件29张PPT。第2讲　电势与等势面目标定位
1.理解电势和等势面的概念，知道参考点的选取原则.
2.掌握电场线与电势的关系，知道几种典型电场的等势面及其应用.预习导学 梳理·识记·点拨 一、电势
1.概念：电荷在电场中某点的 跟 的比值，叫做该点的电势.电势是 (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： ，符号是V，1 V＝1 J/C.电势能电荷量标伏特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.通常选距离电荷无穷远处或地球为零电势位置.
想一想　电势可正可负，那么＋1 V与－2 V哪个大呢？
答案　电势是标量，正负表示大小，所以＋1 V＞－2 V.二、等势面
1.概念：电场中 的点构成的面叫做等势面.
2.几种常见电场等势面(如图1所示)图1电势相等想一想　电荷在等势面上移动时，电场力做功吗？
答案　等势面上各点电势相等，所以两点间电势差为0；电荷在等势面上移动，等势面与电场线垂直，在等势面上移动电荷，电场力与速度垂直，所以电场力做功为零.三、尖端放电
1.概念：带电较多的导体，在 部位，场强可以大到使周围的空气发生电离而引起 的程度，这就是尖端放电.
2.应用：避雷针是应用 的原理来防止雷击造成危害的.尖端放电尖端放电课堂讲义 理解·深化·探究一、电势概念及电势高低的判断方法
1.电势的相对性：电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关，常选取无限远处或大地的电势为零.
2.电势的固有性：电势 是定义式，φ的大小由电场本身决定，与试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关.
3.电势是标量：一般选无穷远处或大地处电势为零.正值表示该点电势高于零电势，负值表示该点电势低于零电势.正、负只表示大小，不表示方向.4.电势高低的判断方法
(1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低.
(2)电势能判断法：由 知，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高.例1 有一电场的电场线如图2所示，电场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和φA、φB表示，则(　　)
A.EA>EB，φA>φB
B.EA>EB，φA<φB
C.EAφB
D.EA答案　D例2 如果把q＝1.0×10－8 C的电荷从无穷远处移到电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4 J，那么：
(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少；
解析　电场力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，电势能的变化量等于电场力做的功，即W∞A＝Ep∞－EpA＝0－EpA.答案　1.2×10－4 J　1.2×104 V　(2)q在未移入电场前A点的电势是多少.
解析　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在移入电场前，A点的电势仍为1.2×104 V.
答案　1.2×104 V二、对等势面的理解
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.等势面是为描述电场的性质而假想的面.两等势面不相交.
3.电场线总是和等势面垂直，且电场线从电势较高的等势面指向电势较低的等势面.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.在电场线密集(稀疏)的地方，等差等势面也密集(稀疏).因此由等差等势面的疏密，可以定性地确定比较各点场强的大小.例3　如图3所示，真空中等量异种点电荷放置在M、N两点，在MN的连线上有对称点a、c，MN连线的中垂线上有对称点b、d，则下列说法正确的是(　　)
A.a点场强与c点场强一定相同
B.a点电势一定低于c点电势
C.负电荷在c点电势能一定大于在a点电势能
D.正电荷从d点移到b点电场力不做功图3解析　根据真空中等量异种点电荷电场线分布特点，在MN的连线上对称点a、c场强一定相同，故A正确；因沿着电场线方向电势逐渐降低，但电场方向未知，则a点电势不一定低于c点电势，故B错误；电荷从a点移到c点，电场力做功正负未知，则不能判断电势能增减，负电荷在c点电势能不一定大于在a点电势能，故C错误；而MN连线的中垂线是等势线，其上的对称点b、d电势相等，则正电荷从d点移到b点电场力不做功，故D正确.
答案　AD例4 　位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图4所示，图中实线表示等势线，则(　　)
A.a点和b点的电场强度相同
B.正电荷从c点移到d点，电场力做正功
C.负电荷从a点移到c点，电场力做正功
D.正电荷在e点的电势能大于在 f 点的电势能图4解析　a、b两点场强方向不同，A错.c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动、电场力做负功，B错.a点电势低于c点，从a到c，把负电荷向高电势处移动，电场力做正功，C对.因e和f等势，故电荷在两点电势能相等，D错.
答案　C借题发挥　等势面的应用
(1)利用等势面和电场线垂直以及沿电场线电势降低的特点可判断电场线的方向.(2)利用等势面的密集程度也可以比较场强大小，密大疏小.(3)在等势面上移动电荷时，或者带电粒子从一个等势面运动又返回到这个等势面上时，电场力均不做功.对点练习 巩固·应用·反馈对电势的考查1.将一正电荷从无穷远处移至电场中M点，电场力做功为6.0×10－9 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7.0×10－9 J，则M、N两点的电势φM、φN有如下关系(　　)
A.φM＜φN＜0 B.φN＞φM＞0
C.φN＜φM＜0 D.φM＞φN＞0解析　取无穷远处电势φ∞＝0.
对正电荷：W∞M＝0－EpM＝－qφM，对负电荷：WN∞＝EpN－0＝－qφN，所以φN＜φM＜0，选项C正确.
答案　C2.如图5所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点.下列说法正确的是(　　)
A.M点电势一定高于N点电势
B.M点场强一定大于N点场强
C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
D.将电子从M点移动到N点，电场力做正功图5解析　沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A正确；
电场线的疏密程度表示电场的强弱，由图可知，M点场强一定小于N点场强，B错误；
正电荷q在M点的电势能EpM＝qφM，在N点的电势能EpN＝qφN，由于φM＞φN，所以EpM＞EpN，C正确；
电子在电场中受电场力的方向沿NM指向M，故从M移动到N，电场力做负功，D错误.
答案　AC对等势面的理解和应用3.两异种点电荷电场中的部分等势面如图6所示，已知A点电势高于B点电势.若位于a、b处点电荷的电荷量大小分别为qa和qb，则(　　)
A.a处为正电荷，qa＜qb
B.a处为正电荷，qa＞qb
C.a处为负电荷，qa＜qb
D.a处为负电荷，qa＞qb图6解析　若把该图象与等量异种点电荷电场中的部分等势面图比较，可以得到：靠近正电荷的点电势高，靠近负电荷的点，电势较低.a处为正电荷.等量异种点电荷电场中的部分等势面图象中的等势面左右对称，无穷远处的电势为0.该图象的左侧的等势线比较密，无穷远处的电势为0，所以无穷远处到两点之间的电势差相比，与a点之间的电势差比较大，所以a点所带的电量就多.故选B.
答案　B4.如图7所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则(　　)
A.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点电势图7解析　由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确、C错误.电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误.由图中数据可知D正确.
答案　AD