1、第3课时 研究电场的能的性质（二）,图2-3-1,在高压电线杆上经常看到写着“高压危险”地警示牌，人体所能承受的安全电压不超过36,课前自主学习,一、电势 1概念：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的_ ,知识梳理,比值,伏特,V,3相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无限远处的电势为零，大地的电势为零电势可以是_，也可以是_ ，没有方向，因此是_ 4与电场线关系：沿电场线的方向电势_ 二、等势面 1定义：电场中_相同的各点构成的面 2等势面：是为了形象描述电场而引入的(如图232所示),正值,负值,标量,降低,电势,图2-3-2,三、电势差与电场强度的关系,2电场强度的单位是_ ，也可以
2、是_.,乘积,V/m,N/C,1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电场线的一簇平面,基础自测,解析：在等势面上移动电荷，电场力不做功并不是电荷不受电场力的作用，而是电场力和电荷的移动方向垂直，电场力做功为零，因此A错误等势面上各点的电势相等，但是场强是否相等则不一定，如在点电荷形成的电场中，同一等势面上各点的场强的大小相等，但是方向却是不同，因此B选项错误根据我们讲过的各种等势面的分布情况可知，C、D是正确的 答案：CD,
3、2一负电荷仅受电场力作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度EA、EB和电势A、B之间的关系为 ( ) AEAEB BEAEB CAB DAB 答案：AC,3如图233所示，B、C、D三点都在以点电荷Q为圆心、半径为r的圆弧上，将一试探电荷从A点分别移到B、C、D各点时，电场力做功是 ( ) AWABWAC BWADWAB CWACWAD DWABWAC 答案：D,图2-3-3,4下列说法中哪些是正确的 ( ) A沿电场线的指向，场强一定越来越小 B沿电场线的指向，电势一定越来越低 C沿电场线方向移动电荷，电势能逐渐减小 D在电场力作用
4、下，正电荷一定从电势高处向电势低处移动 解析：电场线的方向就是电势降低的方向，但不一定是场强减小的方向，故A错，B对只有沿电场线方向移动正电荷，电势能才减小，负电荷则相反，故C错因为不知道电荷的初速度，所以D错 答案：B,5如图234所示，匀强电场场强E100 V/m，A、B两点相距10 cm，A、B连线与电场线夹角为60，则UBA之值为 ( ),图2-3-4,答案：C,课堂互动探究,（1）定义式：=（2）电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分且与零电势的选取有关，即电势具有相对性.（3）电势和电势能的区别和联系,电势与电势能,【例1】 将一正电荷从无穷远处移入电场中M点，电势能减少了8
5、.0109 J，若将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0109 J，则下列判断正确的是 ( ) AMN0 BNM0 CNM0 DMN0 解析：取无穷远处电势为0，则正电荷在M点的电势能为8.0109 J，负电荷在N点的电势能为9.0109 J由Ep/q，M、N点的电势M0，N0，且|N|M|，即NM0，故C正确 答案：C,【题后反思】 规定无穷远处电势为零，则正电荷形成的电场中各点电势都为正值，再在此电场中任一点放入正点电荷，电势能为正，放入负点电荷，电势能为负同理，负电荷形成的电场中各点电势都为负值，再在此电场中任一点放入正点电荷，电势能为负，放入负点电荷，电势能为
6、正,a、b为电场中的两点，且a点电势高于b点，则可知 ( ) A把负电荷从a点移到b点电场力做负功，电势能增加 B把正电荷从a点移到b点电场力做正功，电势能减少 C无论移动的是正电荷还是负电荷，电荷的电势能都要减少 D以上说法都不对 答案：AB,电场强度和电势的比较,电场强度与电势的关系,特别提醒：(1)由于电场中某点具有电场强度，当把电荷放入该点时，电荷受到电场力 (2)由于电场中某点具有电势，当把电荷放入该点时，电荷具有电势能,【例2】 如图235所示，A、B两点各有一个等量正电荷，位置固定，O1O2为AB连线的垂直平分线，O为垂足，且O1O2离点O足够远一个电子(重力不计)从O1一侧沿O
7、1O2方向穿过O点再向O2运动的过程中 ( ) A它的加速度先减小后增大 B它的加速度先逐渐增大再减小，后又逐渐增大再减小 C它在O点时电势能最小 DO点电势最低,图2-3-5,解析：根据两等量正电荷电场线的分布特征可知，O点场强为零，此点周围电场线稀疏；沿直线O1O2离O点很远处(无限远)场强为零，所以由O1到O点场强应是先增大后减小到零，由O点到O2场强又是先增大后减小，除O点外，O1O2直线上各点场强指向远离O的方向电子所受的电场力和加速度也按此规律变化，故A错，B对电子带负电，所受电场力的方向与它所在处的电场强度方向相反，电子从O1到O电场力做正功，电势能减小，从O到O2电场力做负功，
8、电势能增大，所以C正确电子在O点的电势能最小，并非O点电势最低，故D错误 答案：BC,【题后反思】 1.电场强度大的地方电势不一定高 2电场强度为零的地方电势不一定等于零，同样电势等于零的地方电场强度也不一定为零，总之电场强度数值上与电势无直接关系,如图236中 a、b、c是一条电场线上三个点，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a、b、c和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以断定 ( ),图2-3-6,Aabc BEaEbEc Cabbc DEaEbEc,解析：一条电场线可以判断电势的高低，但是不能判断场强的大小因为一条电场线无法确定疏密程度 答
9、案：A,(1)等势面的性质和特点 同一等势面上任意两点间的电势差为零； 不同的等势面不会相交； 电场强度的方向垂直于等势面指向电势降低的方向； 在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功，在不同等势面间移动电荷时，电场力做功为WabqUab； 等差等势面越密的地方，电场强度越大，即等差等势面的疏密分布可以描述电场的强弱,等势面的理解及其应用,(2)几种电场的等势面和电场线 正点电荷的等势面和电场线如图237所示,图2-3-7,图2-3-8,匀强电场的等势面与电场线如图238所示 等量异种点电荷的等势面和电场线如图239所示,图2-3-9,等量正电荷的等势面与电场线如图2310所示,图2-3-10,
10、一头大一头小的带正电导体的等势面与电场线如图2311所示,图2-3-11,注：图中两个相邻的等势面之间的电势差是相等的 (3)静电场中的导体 静电平衡：由于静电感应使导体中的电荷分布形成的感应电荷的电场与原电场的合场强为零时，电子的定向移动停止，此时导体处于静电平衡状态 静电平衡导体的特点： a.基本特征：在电场的作用下电荷的定向移动停止. b.静电平衡导体内部的合电场强度为零，即EE0+E感0或E0E感 c.导体外部的电场线与导体表面处处垂直. d.导体是等势体，表面是等势面.,【例3】 关于等势面和电场线的关系，下列说法正确的是 ( ) A同一等势面上各点电势相等，穿过它的电场线的密度也一
11、定相等 B任意一条电场线被某两个等势面相截的线段都相等时，这两等势面间的电场一定是匀强电场 C电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 D以上说法均不正确,解析：本题的关键是理解电场线与等势面的关系电场线是从高等势面指向低等势面，故C项正确电势相等处场强不一定相同，电场线的密度不一定相同，A项错误最易错的是把匀强电场的规律看成是普遍规律匀强电场中两等势面间相截的电场线相等，反过来就不成立了，如点电荷电场中，两等势面间所截的电场线也相等，故B项错误故正确答案为C. 答案：C 【题后反思】 误认为电势相等的地方，电场线的密度也一样，混淆了等势面与电场线的关系,如图2312所示， 虚线a、b、c
12、表示电场中的三个等势面与纸面的交线，实线为一带正电粒子仅在电场力作用下，通过该区域时的运动轨迹，M、N是这条轨迹上的两点，则下列说法中正确的是 ( ) A三个等势面中，a的电势最高,图2-3-12,B对于M、N两点，带电粒子通过M点时电势能较大 C对于M、N两点，带电粒子通过M点时动能较大 D以上说法均不正确 答案：AB,电场强度与电势差的关系,d为沿着电场线方向上的距离 该公式只适用于匀强电场 电场线与等势面垂直 沿着电场线的方向是电势降落最快的方向 (2)电场强度三个公式的区别对比,【例4】 如图2313所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab5 cm，bc12 cm，其中ab沿电场方向，
13、bc和电场方向成60角一个电荷量为q4108 C的正电荷从a移到b电场力做功为W11.2107 J求： (1)匀强电场的场强(3)a、c两点的电势差,图2-3-13,(2)电荷从b移到c，电场力做的功,解析：由于电场力做功WqU与路径无关，只与初末位置间的电势差有关，故可以根据已知的电场力的功先求电势差，再根据匀强电场中场强与电势差的关系确定场强E，反之亦然 设a、b两点间的距离为d W1qUab ,(2)设b、c两点沿场强方向的距离为d1 UbcEd1 d1bccos60 W2qUbc 由式得：W2qEbccos60 410860121020.5 J1.44107 J (3)设电荷从a移到c
14、电场力做功为W WW1W2 WqUac ,答案：(1)60 V/m (2)1.44107 J (3)6.6 V 【题后反思】 WqU是求电场力做功的基本方法，也是普遍适用的方法(不论电场是否是匀强电场)，但必须明确U是电荷运动中跨过的电势差,关于匀强电场中的电势差与场强的关系，下列说法中正确的是 ( ) A任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 B电势降低的方向必定是场强方向 C沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差必相等 D不沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差不可能相等 解析：匀强电场中两点间的电势差等于场强跟沿场强方向两点间距离的乘积，沿场强方向电势降低最快沿电场线方向的直线上相等距离上的电势差也相等故正确答案为C. 答案：C,知能综合训练,
