高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第四节 练习使用多用电表优秀ppt课件

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1.知道什么是等势面，掌握等势面的特点.2.知道典型电场的等势面特点.3.会根据电场线和等势面的规律分析带电粒子的运动轨迹问题.
NEIRONGSUOYIN
1.定义：电场中 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电场力 (选填“做功”或“不做功”).(2)等势面一定跟电场线 ，即跟场强的方向 .(3)电场线总是由 的等势面指向 的等势面.
判断下列说法的正误.(1)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以电场力不做功.(　　)(2)等势面上各点的场强相等.(　　)(3)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.(　　)(4)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.(　　)
导学探究(1)类比地图上的等高线，简述什么是等势面？
答案　电场中电势相等的各点构成的面
(2)当电荷从同一等势面上的A点移到B点时，电荷的电势能是否变化？电场力做功情况如何？
答案　不发生变化　电场力不做功
1.等势面的特点及应用(1)在等势面上移动电荷时电场力不做功，电荷的电势能不变.(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，由此可以绘制电场线，从而可以确定电场的大体分布.(3)等差等势面密的地方，电场强度较强；等差等势面疏的地方，电场强度较弱，由等差等势面的疏密可以定性确定场强大小.(4)任意两个等势面都不相交.
2.几种常见电场的等势面(如图1所示)
(1)点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面.(2)等量异号点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，两点电荷连线的中垂线是一条等势线.(3)等量同号点电荷的等势面①等量正点电荷连线的中点电势最低，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低.②等量负点电荷连线的中点电势最高，两点电荷连线的中垂线上该点的电势最低.从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高.(4)匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面.
例1　如图2所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x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点电势低于B点电势
解析　由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线分布图，如图所示，
可知A、B两点处的场强方向应与x轴同向，由等差等势面的疏密可知，A点处的场强EA小于B点处的场强EB，A正确.
例2　(2019·泰安市高一期末)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正点电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图3所示，a、b、c、d为电场中的4个点.则A.P、Q两点处的电荷等量同号B.a点和b点的电场强度相同C.c点的电势低于d点的电势D.负电荷从a到c，电势能减少
解析　根据题图可知，该电场是等量异号点电荷的电场，故A错误.根据电场的对称性，a、b两点的电场强度大小相等，而方向不同，故B错误.c点所在等势面距离P点(正电荷)比d点所在等势面距离P点近，c点的电势较高，故C错误.负电荷从a到c，电场力做正功，所以电势能减少，故D正确.
二、电场线、等势面和运动轨迹
例3　(多选)(2019·山师附中期末)某静电场中的电场线如图4所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是A.粒子是正电荷B.粒子在M点的加速度小于在N点的加速度C.粒子在M点的电势能小于在N点的电势能D.粒子在M点的动能小于在N点的动能
解析　带电粒子在电场中运动时，所受电场力的方向指向运动轨迹的凹侧，由此可知，带电粒子受到的电场力的方向为沿着电场线向上，所以此粒子为正电荷，故A正确；
由电场线的分布可知，电场线在N点较密，所以粒子在N点时受到的电场力大，在N点的加速度大，故B正确；从M点到N点的过程中，电场力对粒子做正功，所以粒子的电势能要减小，动能增加，即粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，在M点的动能小于在N点的动能，故C错误，D正确.
1.速度方向沿运动轨迹的切线方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向或反方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧.2.电势能大小的判断方法(1)电场力做功：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加.(2)利用公式法：由Ep＝qφ知正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大.
例4　(多选)(2019·菏泽市期末)如图5所示，虚线A、B、C表示某电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，一电子从右侧垂直等势面A向左进入电场，运动轨迹与等势面分别交于a、b、c三点，则可以判断A.三个等势面的电势大小为φA>φB>φCB.三个等势面的电势大小为φC>φB>φAC.电子由a到c电势能不断减小D.电子由a到c动能不断减小
解析　由等势面画出电场线如图所示，电子在c点受力和运动方向如图，由此得出电场线垂直等势面指向左，则φA>φB>φC，A正确，B错误；电子从a至c电场力做负功，电势能不断增大，动能不断减小，C错误，D正确.
针对训练　如图6所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN.下列判断正确的是A.vM＜vN，aM＜aN B.vM＜vN，φM＜φNC.φM＜φN，EpM＜EpN D.aM＜aN，EpM＜EpN
解析　由粒子的运动轨迹知粒子所受电场力的方向偏向右，因粒子带负电，故电场线方向偏向左，由沿电场线方向电势降低，可知φNφ4C.粒子在四点的动能大小关系是Eka>Ekb>Ekc＝EkdD.粒子从a运动到d的过程中电场力先做正功后做负功
解析　由题图中等势面的形状可知该电场不是匀强电场，所以φ4等势面上各点场强不相同，A错误；做曲线运动时，合力指向轨迹内侧，粒子只受电场力，故由运动轨迹可知电场力向右下，由于粒子带负电，所以电
场强度的方向向左上，沿电场强度方向电势逐渐降低，所以φ1φ2>φ3
解析　粒子运动的过程中只有电场力做功，则粒子的动能与电势能之和不变，四个点都是相等的，故A错误；由题图结合曲线运动的特点可知，粒子受到的电场力的方向向右，粒子带负电，所以电场方向向左，该电场的场源电荷是负电荷，故B错误；
粒子受到的电场力的方向向右，所以粒子在向左运动的过程中电场力做负功，而向右运动的过程中电场力做正功，即电场力对该粒子先做负功后做正功，粒子电势能先增加后减小，故C正确；电场方向向左，沿电场线方向电势降低，所以电势的关系为：φ3>φ2>φ1，故D错误.
8.(2020·三亚华侨学校月考)某电场的电场线分布如图8所示(实线)，以下说法正确的是A.c点场强大于b点场强B.b和c处在同一等势面上C.若将一试探电荷＋q由a点移动到d点，电荷的电势能 将增大D.若某一点电荷只在电场力的作用下沿虚线由a运动到d点，可判断该电 荷一定带负电
解析　电场线的疏密表示场强的强弱，由题图知c点场强大于b点场强，故A正确；沿电场线方向电势逐渐降低，故b的电势大于c的电势，故B错误；
若将一试探电荷＋q由a点移动到d点，电场力做正功，电荷的电势能将减小，故C错误；由点电荷的运动轨迹弯曲方向可知，点电荷受电场力大致斜向右上方，与电场强度方向相同，故点电荷带正电，故D错误.
9.如图9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A运动到B的径迹如图中实线所示，则下列结论正确的是A.粒子带正电，由A到B的过程中加速度一直增大B.粒子带负电，由A到B的过程中速度先增大再减小C.粒子带正电，由A到B的过程中电场力一直做正功D.粒子带负电，由A到B的过程中电势能先增大再减 小，但B点电势能比A点大
解析　由于等势面是同心圆，且外侧电势高，故题图中场源位于等势面圆心位置，是负电荷；根据粒子运动径迹的弯曲方向可知带电粒子受到的是静电斥力，故粒子带负电，粒子的速度先减小后增大，A、B、C错误；由A到B过程中，电势先降低后升高，粒子电势能先增大再减小，由于B点电势低于A点电势，且粒子带负电，故B点电势能比A点大，故D正确.
10.(多选)(2020·广东实验中学高二期中)如图10所示，三条平行等距的虚线表示电场中的三个等势面，电势分别为10 V、20 V、30 V，实线是一带负电的粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，对于轨迹上的a、b、c三点来说，下列说法正确的是A.粒子必先过a，再到b，然后到cB.粒子在三点所受的合力关系为Fa＝Fb＝FcC.粒子在三点的动能大小关系为Ekb>Eka>EkcD.粒子在三点的电势能大小关系为Epb>Epa>Epc
解析　运动轨迹不能反映运动方向，所以不能判断出粒子先过a，再到b，然后到c，还是粒子先过c，再到b，然后到a，故A错误；
由等势面特点知，该电场为匀强电场，电场线方向向上，又F＝qE，故粒子在a、b、c三点所受合力相同，故B正确；根据能量守恒定律知，带负电粒子在电势高处电势能小，动能大，则带负电粒子在b点电势能最大，动能最小，故应有Epb>Epa>Epc，EkbφB，电子电势能Ep＝－eφ，电势能是标量，所以一定有EpA