(讲义)第2章 第2节 电势与等势面-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(鲁科版2019)

第2节　电势与等势面 学习任务 1．知道电势的定义、定义式、单位，理解等势面的概念，知道电场线始终垂直于等势面，了解几种典型电场的等势面的分布。 2．通过电势的定义，了解类比推理的方法，能在熟悉的情境中运用等势线模型解决问题。 3．会运用类比等高线来理解和探究等势面，与他人合作交流，实事求是，提高探究能力。 4．通过等势面探索，体会类比与创新在物理学研究中的重要性，体验形象思维与抽象思维的相互关联，感悟物理学内在之美，激发学习热情。 知识点一　电势 1．定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量之比，称为该点的电势。 2．公式和单位：电势的定义公式为φA＝，国际单位是伏特，符号是V。 3．意义：电势是描述电场能的性质的物理量。 4．相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无穷远处的电势为零，也常选地球为零电势点。电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是标量。 5．标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分。 　电势是标量，有正、负，具有相对性，在同一电场中，正值高于负值。 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)沿一条电场线方向上的各点，电势不可能相同。 (√) (2)电场中某点的电势与Ep成正比，与q成反比。 (×) (3)某电场中，A点电势φA＝3 V，B点的电势φB＝－4 V，则有φA＞φB。 (√) 知识点二　等势面 1．定义：电场中电势相等的点构成的面。 2．性质 (1)在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。 (2)电场线与等势面垂直，方向由电势高的等势面指向电势低的等势面。沿电场线方向，电势逐渐降低。 (3)等差等势面密集处电场线密集，说明此处电场强度较大。 　我们常画的等势面一般是等差等势面，即相邻两等势面间的电势的差值相等。 2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)等势面上各点电势、场强均相同。 (×) (2)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。 (×) 3．填空 如图所示，匀强电场中三点A、B、C，则三点电场强度大小关系为EA＝EB＝EC，电势高低关系为φC＞φA＞φB。 电场线分布如图所示，电场中有a、b两点，试比较电场强度Ea和Eb的大小？电势φa与φb的高低？ 提示：Ea＜Eb，φa＞φb。 考点1　对电势的理解及电势高低的判断 1．对电势的理解 (1)电势的固有性：电势φ＝是定义式，φ的大小由电场本身决定，与试探电荷、电荷的电性及电荷量均无关。 (2)电势是标量：正值表示该点电势高于零电势点，负值表示该点电势低于零电势点。正、负只表示电势高低，不表示方向。 2．电势高低的判断方法 判断角度 判断方法 场源电荷 正负法 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低 电场线方向法 沿着电场线方向电势逐渐降低；逆着电场线方向电势逐渐升高 电场力做功法 电场力做正功，电势能减少，若为正电荷，电势降低；若为负电荷，电势升高。电场力做负功，电势能增加，若为正电荷，电势升高；若为负电荷，电势降低 电势能高低法 正电荷的电势能大处电势高，负电荷的电势能大处电势低 【典例1】　将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了1.2×10－5 J的功，则 (1)如果规定A点的电势为零，则C点的电势是多少？ (2)如果规定B点的电势为零，则C点的电势是多少？ [解析]　(1)负电荷从A到C，静电力做功WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J 静电力做负功表示电势能增加了1.8×10－5 J 如果规定A点电势为零，则电荷在C点的电势能为 EpC＝1.8×10－5 J C点电势φC＝＝＝－3 V。 (2)如果规定B点电势为零，则电荷在B点电势能为零，由题意知，负电荷由B到C，静电力做功 WBC＝EpB′－EpC′＝1.2×10－5 J EpC′＝－1.2×10－5 J C点的电势φC′＝＝＝2 V。 [答案]　(1)－3 V　(2)2 V (1)电势和电势能具有相对性，与零势面的选择有关。 (2)由φ＝求电势时可将各量的正、负号直接代入计算，这样更明了、方便。 1．三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb，电势分别为φa、φb，则下列关系正确的是(　　) A．Ea>Eb，φa>φb　　 B．Ea<Eb，φa<φb C．Ea>Eb，φa<φb D．Ea<Eb，φa>φb C　[由图可以看出a处电场线更密，所以Ea>Eb；根据对称性，a处的电势应与右侧负电荷附近对称点的电势相等，再根据沿电场线方向电势降低可以判定φb>φa，故C正确。