沪教版高中物理选修3-1课件 2.3研究电场的能的性质(二)21张PPT

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研究电场的能的性质(二)
1、概念：电势相等的点构成的线（面）叫做等势线（面）

等差等势面的规定：相邻的等势面电势差相等。
一、电场中的等势面（类似等高线）
2、几种典型电场的等势面：
①点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面
②等量异种点电荷电场中的等势面：两簇对称曲面
③等量同种点电荷电场中的等势面：两簇对称曲面
⑤匀强电场中的等势面：垂直于电场线的一簇平面
④形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面
3、等势面的特点
①一般画等差的等势面，等势面的疏密反映电场强弱
②同一等势面任意两点的电势差为零，
③不同的等势面不会相交
④电场强度的方向垂直与等势面，且指向电势降低的方向；
⑤在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。
例1、有一电场的等势面分布如图所示，一个质子进入电场向右运动，经过等势面a时质子的动能为500eV，那么它经过等势面e时动能多大？
【答案】300eV
能量守恒定律
二、电势差与电场强度的关系




E

A

B
匀强电场E,正电荷q由A点移动到B点，AB间距离为d，电势差为U,电场力做功如何？

电场强度与电势及电势差的关系
1）沿电场强度的方向电势降低，
2）且沿场强的方向电势降低最快
1、方向：











d
L
B
A
2、大小：
②一般情况：
场强的大小等于沿场强方向单位长度上的电势降落
①匀强电场中
2）在匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势之和的一半。
3、推论：
1）在匀强电场中两条彼此平行 ，且长度相等的线段，两端的电压相等
E





B
A

O



N
M
d1
d2
L1
d2
. N′


60°
例2：如图，在匀强电场中的M、N 两点距离为2 cm，两点间的电势差为5V,M、N 连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？




E
M.
.N


解：
根据 ，得：
例3、如图所示，A、B、C 、D为匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C 三点的电势分别为15V、3V、-3V求D点的电势。

A
B
C
D
15V
-3V
3V


O
如图所示，A、B、C 、D为匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C 三点的电势分别为15V、3V、-3V求D点的电势。




A
B
C
D
15V
-3V
3V





M
N
9V
3V
例4、如图，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b
两点的电势分别为 =-50V， =-20V，则a、b连线
的中点c的电势 应为 （?? ）
A、 = -35V??????B、 > -35V
C、 < -35V ??? D、无法判断 的高低
B
小结
电场强度与电势差的关系
1）方向：沿场强的方向电势降低最快
2）大小：
在匀强电场中两条彼此平行 ，且长度相等的线段，两端的电压相等
电场中的等势面
1、定义：电场中电势相等的点构成的线（面）
2、几种典型电场的等势面：
3、等势面的特点
1.如图，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c, a、b间的距离等于b、c间的距离。用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和场强。下列哪个正确？
A.φa＞φb＞φc B. Ea＞Eb＞Ec

C.φa－φb=φb－φc D. Ea=Eb=Ec
课堂训练

●
●
●
a b c E
√
2、匀强电场E=600N/C，A、B两点相距5cm，若A、B两点连线是沿着电场方向时，则A、B两点的电势差是______ V。若A、B两点连线与电场方向成60°角时， 则A、B两点的电势差是_____V；若A、B两点连线与电场方向垂直时，则A、B两点的电势差是_____V。
30
15
0
3、如图所示，在场强为E＝4.0×103 N/C的匀强电场中
有相距5cm的A、B两点，两点连线与电场强度成30°角。
求A、B两点间的电势差。
C
4、在一点电荷Q产生的电场中，一个带正电荷的粒子通
过时的轨迹如图所示，虚线表示电场的等势面a、b，以
下说法中正确的是 （??? ）
A．点电荷Q可能为正电荷，也可能为负电荷
B．运动中粒子总是克服电场力做功
C． 粒子在a、b两等势面时的动能一定有Eka>Ekb
D． 粒子在经过a、b两等势面时电势能一定有EPa>EPb

O



A




θ
5、 如图，长度为L=0.40m的绝缘细线把质量为m=0.10kg,带有正电的小球挂在O点,小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角为θ=370.现将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放,求:
1.小球运动通过最低点C时的速度大小?
2.小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小



B
C
6、在匀强电场中建立一直角坐标系，如图所示从坐标系原点沿+y轴前进0.346 m到A点，电势降低34.6V ；从坐标原点沿-x前进0.2m到B点，电势升高34.6V，求匀强电场的大小和方向．


O




A
B


O




A
B

A′


E
图甲


解:找出A点关于轴的
对称点A′,则A′和B
电势相等,连接这两点
是一等势线,作A′ B
连线的垂线， 便 是
电场线，由题意可知电场的方向斜向上如图甲，有：

，



方向如图斜向上
7、在匀强电场中把2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，
静电力做功4×10-7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电
力做功-6.0×10-7J。求：
(1)A、B、C三点中哪点电势最高？哪点电势最低？
(2)A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？
(3)把-1.5×10-9C的电荷从A点移到C，静电力做多少功？
（1)C最高, B电势最低; (2)200V -300V -100V ;(3)1.5×10-7J）
答案：(1)负电，q＝5mgd/4U(提示:联解E＝U/d和
mg＝Eqcos37°即可)(2)a＝3/4g，(提示:作用在粒子上的合
外力为F＝mgtan37°，所以a＝F/m＝3g/4.设粒子离开电场区
时速度为v,有qU＝mv2/2，可得)
8、如图所示，带等量异种电荷的平行金属板，其间距为d，两板问的电势差为U，极板与水平方向成37°角放置，有一质量为m的带电粒子从下极板上端附近释放，恰好沿水平方向从上极板下端穿过电场，求: (1)粒子带何种电荷?电量多少? (2)粒子的加速度多大?粒子射出电场时的速度多大?
与力学知识的综合应用
9、倾角为30°的直角三角形底边长为2L，底边处在水平位置，斜边为光
滑绝缘导轨，现在底边中点O处固定一正电荷Q，让一个质量为m的带正电
质点q从斜面顶端A沿斜边滑下（不脱离斜面），如图所示，已测
得它滑到B在斜面上的垂足D处时速度为v，加速度为a，方向沿斜面向下，
问该质点滑到斜边底端C点时的速度和加速度各为多大??




【解析】在D点：
在C点：

D和C在同一等势面上，FD=FD′可得

又因为D和C在同一等势面上，质点从D到C的过程中

电场力不作功，运用动能定理可得：

题型归纳
场强和电势差关系 的应用
对电势能确定及电势的定义的理解的考查
对电势差的定义及动能定理的应用的考查
对等势面的理解及动能定理的应用的考查
对静电力做功与电势差的关系的考查
对电势的正确认识及公式 应用
对电场力做功与电荷的电势能变化的关系的考查
对电势高低的判断和对等势面的理解
与力学知识的综合应用
类比的学习方法的掌握