高中物理选修31第一章 4 课时2 等势面及其应用学生版Word格式文档下载.docx
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(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.()
一、等势面
(1)类比地图上的等高线,简述什么是等势面?
(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?
1.等势面的特点及应用
(1)在等势面上移动电荷时静电力不做功,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)
图1
(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
(多选)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( )
图2
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
针对训练1 带有等量异种电荷的一对平行金属板,如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大,即使在两极板之间,它的电场线也不是彼此平行的直线,而是如图3所示的曲线(电场的方向未画出).在图中,若上极板带正电,虚线MN是穿过两板正中央的一条直线,则关于这个电场,以下说法正确的是( )
图3
A.a点的场强小于b点的场强
B.b点的电势低于c点的电势
C.平行金属板之间的电场,可以看做匀强电场
D.若将一正电荷从电场中的任一点由静止释放,它必将沿电场线运动到负极板
例2
(2018·
荆、荆、襄、宜四地七校联考)如图4所示,虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴,相交于O点,两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上,下列说法中正确的是( )
图4
A.A、B两处电势、场强均相同
B.C、D两处电势、场强均相同
C.在虚线AB上O点的场强最大
D.带正电的试探电荷在O处的电势能小于在B处的电势能
针对训练2 (2018·
烟台市期末)a、b;
c、d;
e、f;
g、h为图5所示电场中的四组点,其中a、b两点距正点电荷的距离相等;
c、d两点在两点电荷连线的中垂线上,并关于两点电荷的连线对称;
e、f两点在两点电荷的连线上,并关于连线中点对称;
g、h两点在两点电荷连线的中垂线上,并关于两点电荷的连线对称.这四组点中,电场强度和电势均相同的是( )
图5
A.a、bB.c、dC.e、fD.g、h
二、电场线、等势面和运动轨迹
例3
(多选)(2018·
山师附中期末)某静电场中的电场线如图6所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,沿图中虚线由M运动到N,以下说法正确的是( )
图6
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
针对训练3 (多选)(2018·
菏泽市期末)如图7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( )
图7
A.三个等势面的电势大小为φA>
φB>
φC
B.三个等势面的电势大小为φC>
φA
C.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
1.(等势面)(2018·
济南市期末)某电场中的等势面如图8所示,下列关于该电场的描述正确的是( )
图8
A.负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大
B.负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大
C.电荷沿等势面AB移动的过程中,电场力始终不做功
D.正电荷由A移动到C,电场力做负功
2.(等势面)(2018·
重庆市高二期末)如图9所示,实线和虚线分别表示等量异种电荷的电场线和等势线,则下列有关a、b、c、d四点的说法中正确的是( )
图9
A.a、b两点场强相同B.a、b两点电势相同
C.c、d两点场强相同D.c、d两点电势相同
3.(等势面及其应用)(2018·
哈尔滨三中高二期中)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10所示,a、b、c、d为电场中的4个点.则( )
图10
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
4.(电场线与运动轨迹)(2018·
济南市期末)如图11所示,带箭头的线表示某一电场的电场线.在电场力作用下,一带负电的粒子(不计重力)经A点飞向B点,径迹如图中虚线所示,A、B两点相比,下列说法正确的是( )
图11
A.粒子在A点的加速度大
B.B点电势较高
C.粒子在B点动能大
D.粒子在B点的电势能较大
5.(电场线与运动轨迹)(多选)(2017·
天津理综)如图12所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB.下列说法正确的是( )
图12
A.电子一定从A向B运动
B.若aA>
aB,则Q靠近M端且为正电荷
C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA<
EpB
D.B点电势可能高于A点电势
选择题
考点一 等势面的特点及应用
1.如图1所示,实线为一正点电荷的电场线,虚线为其等势面.A、B是同一等势面上的两点,C为另一等势面上的一点,下列判断正确的是( )
A.A点场强与B点场强相同
B.C点电势高于B点电势
C.将电子从A点沿虚线移到B点,电场力不做功
D.将质子从A点移到C点,其电势能增加
2.(2018·
菏泽市期末)三个点电荷电场的电场线分布如图2所示,图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb,电势分别为φa、φb,则( )
A.Ea>
Eb,φa>
φb
B.Ea<
Eb,φa<
C.Ea>
D.Ea<
3.某导体置于电场后周围的电场分布情况如图3所示,图中虚线表示电场线,实线表示等势面,A、B、C为电场中的三个点.下列说法正确的是( )
A.A点的电场强度大于B点的电场强度
B.A点的电势高于B点的电势
C.将负电荷从A点移到B点,电场力做正功
D.将正电荷从A点移到C点,电荷的电势能减小
4.(2018·
人大附中期中)如图4所示,孤立点电荷+Q固定在正方体的一个顶点上,与+Q相邻的三个顶点分别是A、B、C,下列说法正确的是( )
A.A、B、C三点的场强相同
B.A、B、C三点的电势相同
C.A、B、C三点所在的平面为一等势面
D.将一电荷量为+q的检验电荷由A点沿直线移动到B点的过程中电势能始终保持不变
5.(多选)位于A、B处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内电势分布如图5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
考点二 电场线、等势面和运动轨迹
6.如图6所示,实线是匀强电场的电场线,带电粒子q1、q2分别从A、C两点以初速度v垂直射入电场,其运动轨迹分别是图中的ABC、CDA.已知q1带正电,不计粒子重力和阻力.则下列说法中正确的是( )
A.q2也带正电
B.A点的电势低于C点的电势
C.电场力对q1做正功,对q2做负功
D.q1、q2的电势能均减小
7.(2018·
潍坊市期末)某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图7所示,可以判定( )
A.粒子带负电
B.粒子的加速度减小
C.粒子的动能增加
D.粒子的电势能增加
8.(2018·
丹阳高中高二期中)如图8所示,虚线a、b、c是电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相同,实线为一带正电的质点仅在静电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.(多选)如图9所示,虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面,它们的电势分别为φa、φb和φc,且φa>φb>φc.一带正电的粒子射入该电场中,其运动轨迹如图中KLMN所示,则( )
A.粒子从K到L的过程中,电场力做负功
B.粒子从L到M的过程中,电场力做负功
C.粒子从K到L的过程中,电势能增加
D.粒子从L到M的过程中,动能减少
10.(2017·
宿迁市高一下期末)如图10所示,一带电粒子仅在电场力作用下沿着图中曲线JK穿过一匀强电场,a、b、c、d为该电场的等势面,可以确定( )
A.该粒子带正电
B.电场方向垂直等势面向左
C.电场方向垂直等势面向右
D.从J到K运动过程中粒子的电势能减小
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- 高中物理选修31第一章 课时2 等势面及其应用学生版 高中物理 选修 31 第一章 课时 等势面 及其 应用 学生
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