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- 2021-05-22 发布
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1.4《电势能与电势》二
学习
目标
1、知道等势面的概念。
2、了解等势面的意义及与电场线的关系。
3、能会出几种常见带电体的电场线和等势面。
学习
疑问
学习
建议
【知识点回顾】
1、静电力做功的特点:
2、静电力做功与电势能变化的关系:
3.如何比较电场中两点电势的高低
4.电势能大小的判断方法
【预学能掌握的内容】(查阅教材p-页完成下列问题)
等势面
1.定义: 电场中 相等的各点构成的面。
2.等势面的特点
(1)在同一等势面上移动电荷时静电力 做功。
(2)等势面一定跟电场线垂直,即跟 方向垂直。
(3)电场线总是由电势 的等势面指向电势 的等势面,两个不同的等势面永不 。
(4)电势之差相等的等势面密的地方,电场强度 ,电势之差相等的等势面疏的地方,电场强度 。
3.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。如图甲所示。
(2)等量异种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面。如图乙所示。
(3)等量同种点电荷电场中的等势面:是两簇对称曲面。如图甲所示。
(4)匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平行平面。如图乙所示。
(5)形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面。如图所示。
.等量同种、异种点电荷的电势分布特点
位置
电势
电荷
连线上
连线的中垂线上
从中点沿中垂线向两侧
连线上和中垂线上关于中点对称点
两等量正电荷
中点处
与连线交点处
两等量负电荷
中点处
与连线交点处
两等量异种电荷
从正电荷向负电荷
中垂线为
【典题探究】
例1.在点电荷Q的电场中,一个α粒子()通过时的轨迹如图实线所示,a、b为两个等势面,则下列判断中正确的是( )
A. 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. α粒子经过两等势面的动能Eka>Ekb
D. α粒子在两等势面上的电势能Epa>Epb
例2. (多选)关于等势面、电场力做功和电场的关系,下列说法正确的是( )
A、在等势面上移动电荷,电场力总是不做功
B、电荷从A点移到B点,电场力做功为零,则电荷一定是沿等势面移动的
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
【课堂检测】
1、关于电场中的电场强度和电势,下列说法正确的是( )
A、电场强度大的地方,电势一定高 B、等势面上各点的电场强度大小一定相等
C、等势面不一定跟电场线垂直 D、沿着电场线的方向,电势越来越低
2、(多选)如图所示,在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷+Q和-Q,x轴上的P点位于-Q的右侧.下列判断正确的是 ( )
A.在x轴上还有一点与P点电场强度相同
B.在x轴上还有两点与P点电场强度相同
C.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能增大
D.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能减小
3、(多选)一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中,粒子运动轨迹如图中虚线abc所示,图中实线是同心圆圆弧,表示电场的等势面,不计重力,以下判断正确的是( )
A.粒子受到静电排斥力的作用;
B.粒子在b点的电势能一定大于在a点的电势能;
C.粒子在b点的速度大于在a点的速度;
D.粒子在a点和c点的加速度大小一定相等。
4、(多选)如图所示,虚线表示电场的一簇等势面且相邻等势面间电势差相等,一个α粒子以一定的初速度进入电场后,只在电场力作用下沿实线轨迹运动,α粒子先后通过M点和N点.在这一过程中,电场力做负功,由此可判断出( )
A.N点的电势高于M点的电势
B.α粒子在N点的电势能比在M点的电势能大
C.α粒子在M点的速率小于在N点的速率
D.α粒子在M点受到的电场力比在N点受到的电场力大
5.(多选)如图6所示,虚线a、b、c为三个同心圆面,圆心处为一个点电荷.现从c外面一点P以相同的速率发射两个电荷量、质量都相等的带电粒子,分别沿PM、PN运动到M、N,M、N两点都位于圆周c上,以 下判断正确的是( )
A.两粒子带同种电荷
B.两粒子带异种电荷
C.到达M、N时两粒子速率仍相等
D.到达M、N时两粒子速率不相等
【层次一】
1.(多选)下列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电场力作用,所以不做功
B.等势面上各点的场强相等
C.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
D.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
2.关于等势面的说法,正确的是( )
A.电荷在等势面上移动时,由于不受电场力作用,所以说电场力不做功
B.在同一个等势面上各点的场强大小相等
C.两个不等电势的等势面可能相交
D.若相邻两等势面的电势差相等,则等势面的疏密程度能反映场强的大小
3.在静电场中,下列说法正确的是( )
A.电场强度为零的点,电势一定为零
B.电场强度处处相同的区域内,电势也一定处处相同
C.电势降低的方向,一定是电场强度的方向
D.匀强电场中的等势面是一簇彼此平行的平面
4.在某一电场中的A点,单位正电荷具有的电势能是5J,则该点电势为__________V;若在A点放入单位负电荷,则A点电势为__________V;若在A点不放入电荷,则A点的电势为__________V.
【层次二】
5.如图虚线表示原子核所形成的电场的等势线,实线表示一个α粒子的运动轨迹.α粒子从a经过b运动到c的过程中( )
A.动能先增大,后减小
B.电势能先减小,后增大
C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零
D.加速度先变小,后变大
6.(多选)在图中,a、b带等量的异种电荷,MN为ab连线的中垂线,现有一个带电粒子从M点以一定初速度v0射出,开始的一段轨迹如图中的实线,不考虑粒子的重力,则飞越该电场的整个过程中( )
A.该粒子带负电
B.该粒子的动能先增大后减小
C.该粒子的电势能先减小后增大
D.该粒子运动到无穷远处后,速度的大小一定仍为v0
7.如图所示,在水平放置的光滑金属板中点的正上方有带正电的点电荷Q,一表面绝缘带正电的金属球(可视为质点,且不影响原电场)自左以速度v0开始在金属板上向右运动,在运动过程中( )
A.小球先做减速运动后做加速运动
B.小球做匀速直线运动
C.小球做匀变速运动
D.以上说法都不正确
8.如图所示,虚线a、b、c是电场中的三个等势面,实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下,通过该区域的运动轨迹,P、Q是轨迹上的两点.下列说法中正确的是( )
A.三个等势面中,等势面a的电势最高
B.带电质点一定是从P点向Q点运动
C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小
D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小
9.图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV,当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8eV时,它的动能应为( )
A.8eV B.13eV
C.20eV D.34eV
10.为了使带负电的点电荷Q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B,必须对该电荷施加一个恒力F,如图所示,若AB=0.4m,α=37°,Q=-3×10-7C,F=1.5×10-4N(不计重力):
(1)在图中用实线画出电场线;
(2)求点电荷Q在由A到B的过程中电势能的变化量.
【层次三】
11.(多选)如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,已知<.下列叙述正确的是( )
A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做功,电势能减少
B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服电场力做功,电势能增加
C.若把负的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做功,电势能减少
D.若把一负的点电荷从M点移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功,电势能不变
12(多选)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.正电荷从e点沿图中虚线移到f点,电势能先减小后增大