2019高中物理 第2章 电场与示波器 2.3 研究电场的能的性质(二)学案 沪科版选修3-1.doc
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1、- 1 -2.32.3 研究电场的能的性质研究电场的能的性质( (二二) )学 习 目 标知 识 脉 络1.理解电势的概念,进一步巩固比值定义法的应用,知道电势具有相对性(重点)2了解电势与电势差的区别与联系3理解电场的等势面的意义、特点,等势面与电场线的关系知道几种典型的等势面(难点、重点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、电势1定义:把电荷在电场中某一点的电势能与其电荷量的比值,叫作这一点的电势2电势的表达式:M,单位:伏特(V)EpM q3标量:只有大小,没有方向,但有正、负,表示比零电势点高或比零电势点低4电势的相对性:电场中某点电势的大小,跟零电势位置的选择有关,通常取无限远处或大
2、地的电势为零5电势差与电势之间的关系:UABAB.二、电场的等势面1定义电场中电势相等的点构成的线(面)叫等势线(面)2等势面的特点(1)在同一等势线(面)上的任意两点间移动电荷,电场力做功为零(2)等势面跟电场线垂直(3)电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面(4)等势面密集处电场线密集,说明此处电场强度较大三、电势差与电场强度的关系1在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积公式形式:UEd.2在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差公式形式:- 2 -E .U d基础自测1思考判断(正确的打“” ,错误的打“” )(1)电荷在电
3、场中某点的电势能越大,该点的电势就越高()(2)电势是相对的,常取无穷远处或大地的电势为零()(3)电势是标量,没有方向,但有大小及正、负之分()(4)同一等势线上任意两点间的电势差为零()(5)等势面上,不仅各点的电势相同,且电势能也相同()(6)电场线的方向一定从电势低的等势面指向电势高的等势面()(7)公式UABEd仅适用于匀强电场中的计算,在非匀强电场中不适用()(8)沿电场线方向任意相同距离上的电势差必相等()(9)在匀强电场中,两点间的电势差等于电场强度与两点间距离的乘积()【提示】 (1) 电势等于电势能与电荷量的比值,负电荷电势能越大的点电势越低(5) 电势能由电势和试探电荷共
4、同决定(6) 电场线的方向从电势高的等势面指向电势低的等势面(8) 只有匀强电场中沿电场线方向相同距离上的电势差相等(9) 匀强电场中电势差等于电场强度与沿电场强度方向的两点间距离的乘积2(多选)下列说法正确的是( ) 【导学号:69682065】A电荷在A点的电势能是EpA20 J,在B点的电势能是EpB15 J,则EpAEpBB电场中,A点的电势比B点的电势高,则A、B两点的电势差UAB0C电场中A点的电势是A6 V,B点的电势是B2 V,则ABDEA1102 N/C,EB2102 N/C,则EAEpA,AEA,D 正确;因UABAB,若AB,则UAB0,B 正确3关于等势面、电场线和电场
5、力做功的关系,下列说法正确的是( )A在等势面上移动电荷,不受电场力作用B电场线不一定与等势面垂直C在同一个等势面上的各点,场强的大小必然是相等的D电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面D D 在等势面上移动电荷时,电荷受电场力,但电场力总与运动方向垂直,故电场力不做- 3 -功,A 错误;电场线与等势面垂直,B 错误;同一等势面上各点电势相等,场强不一定相等,C错误;沿电场线的方向电势降低,故 D 正确4如图 231 所示是一组匀强电场的等势面,每两个相邻等势面相距 2 cm,由此可以确定电场强度的方向和数值是( ) 【导学号:69682066】图 231A竖直向下,E100 V/m
6、B水平向左,E100 V/mC水平向左,E200 V/mD水平向右,E200 V/mB B 根据E ,E V/m100 V/m,电场强度的方向从高电势指向低电势,水U d2 2 102平向左,故 B 正确合 作 探 究攻 重 难电势的理解和电势高低的判断1电势和电势差的区别电势电势差U定义电势能与电荷量的比值Ep q电场力做功与电荷量的比值UW q决定因素由电场和在电场中的位置决定由电场和场内两点位置决定相对性有,与零电势点的选取有关无,与零电势点的选取无关2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)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,
7、电势越低(3)电势能判断法: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如图 232 所示,P、Q是等量的正点电荷,O是它们连线的中点,A、B是中垂线上的两点,OAEb,选项 A 正确;沿着电场线的方向电势不断降落,a点电势高于金属球的电势,金属球的电势高于b点电势,所以ab,选项 B正确;负电荷在高电势点的电势能小,选项 C 错误;检验电荷q从a点移到b点时,电势能增大,故电场力做负功,选项 D 正确等势面的理解和应用1几种常见的等势面- 6 -图 2352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别(2)由等势面可以判断电荷在电场中
8、移动时电场力做功的情况(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,从而确定电场的大体分布(4)由等差等势面的疏密,可以定性地比较两点场强的大小空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图 236 所示,a、b、c、d为电场中的 4 个点,则( ) 【导学号:69682068】图 236AP、Q两点处的电荷等量同种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,电势能减小思路点拨:根据等势面分布情况,可判断出P、Q为等量异种电荷由等势面分布可以判断电场强度大小、电势高低及移动电荷时电场力做功的正、负等D
9、D 由电场的等势面分布图可判断P、Q为等量异种点电荷,Q带负电,A 项错误a、b两点的电场强度方向不同,故 B 项错误由围绕正电荷从近到远电势逐渐降低知cd,故 C项错误负电荷从a到c,电场力做正功,电势能减小,故 D 正确应用等势面应注意的问题(1)不明确场源电荷的正、负无法区分电势周围等势面电势的高低(2)不明确试探电荷的正、负无法确定电势能的大小(3)根据等势面判断电场强度,要特别注意电场强度的方向- 7 -针对训练3. (多选)如图 237 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( )图 237AA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
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