第2章 第2节 电势与等势面（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版）

电势与等势面 (强基课——逐点理清物理观念) 第 2 节 课标要求 层级达标 了解电势的含义 学考 层级 1.初步形成电势、等势面的概念。 2.能在实际问题中解决与电势、等势面有关的问题。 选考 层级 1.理解电势、等势面的概念，并能解决相关问题。 2.能对综合性问题进行分析和推理，并作出解释。 逐点清(一)　电势 逐点清(二)　等势面　 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 逐点清(一)　电势 1.定义：电荷在电场中某点的______与它的______之比。电势是标量。 2.公式：φ=_____。 3.单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号为___，1 ___=1 J/C。 4.电势的相对性：电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关，常选取无穷远处或地球的电势为零。   多维度理解 电荷量 V 电势能 V [微点拨]　电势高低的判断方法 场源电荷 判断法 离场源正电荷越近的点电势越高；离场源负电荷越近的点电势越低 电势能 判断法 对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高 电场力做 功判断法 ①在两点间移动正电荷，如果电场力做正功则电势能减少，电势降低；如果电场力做负功则电势能增加，电势升高。 ②在两点间移动负电荷，如果电场力做正功则电势能减少，电势升高；如果电场力做负功则电势能增加，电势降低 [典例]　如图所示为某电场的电场线，现将一电荷量为q=-3.0×10-9C的负电荷从A点移到B点、从B点移到C点、从C点移到D点，电场力做功分别为WAB=3.0×10-8 J、WBC=1.5×10-8 J、WCD=9.0×10-9 J。若取C点电势为零，试求A、B、D三点电势。 [答案]　-15 V　-5 V　3 V [解析]　A点的电势φA=== V=-15 V B点的电势φB=== V=-5 V D点的电势φD==== V=3 V。 1.(双选)下列关于电势高低的判断，正确的是 (　　) A.负电荷从A点移到B点时，电场力做正功，A点的电势一定较高 B.负电荷从A点移到B点时，电势能增加，A点的电势一定较低 C.正电荷从A点移到B点时，电势能增加，A点的电势一定较低 D.正电荷从A点移到B点时，电场力做正功，A点的电势一定较高 全方位练明 √ √ 解析：根据电场力做功和电势能变化的关系，不管是对正电荷做功还是对负电荷做功，只要电场力做正功电势能就减少，只要电场力做负功电势能就增加。但是正、负电荷在电势高低不同的位置具有的电势能不同，正电荷在电势高处具有的电势能大，负电荷在电势低处具有的电势能大。所以选项C、D正确。 2.(双选)如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是 (　　) A.电势φA>φB，场强EA>EB B.电势φA>φB，场强EA<EB C.将+q从A点移到B点，电场力做正功 D.将-q分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB √ √ 解析：B处电场线较密，故场强EA<EB，沿电场线方向电势降低，故φA>φB，A错误，B正确；对正电荷，由于φA>φB，故EpA>EpB，从A点移到B点，电势能减小，电场力做正功，C正确；对负电荷，由于φA>φB，故EpA<EpB，D错误。 逐点清(二)　等势面 1.等势面 (1)定义：电场中电势_____的点构成的面。 (2)特点：由于同一电荷在等势面上任意两点的_______相等，所以电荷在同一个等势面上运动时静电力_______。这表明，等势面与________处处垂直。 多维度理解 相等 电势能 不做功 电场线 电场 等势面的特点 图示 点电荷 的电场 等势面是一系列以点电荷为球心的_________，如图中虚线所示 等量异种 点电荷的 电场 等势面左右对称，过两点电荷连线中点的_______是一个等势面，如图中虚线所示 中垂面 同心球面 2.几种常见电场的等势面 等量同种 点电荷的电场 等势面左右对称，以正电荷为例，如图中虚线所示 匀强 电场 等势面是与电场线垂直、间距_____且相互平行的一簇平面，如图中虚线所示 续表 相等 3.等势面的应用 (1)等势面能反映电场的强弱，等差等势面密的地方电场_____。 (2)电场线与等势面______，根据等势面可以画出电场线。 较强 垂直 [微点拨] 等势面和电场线关系的应用技巧 1.已知等势面的情况，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电势降低”的方向确定电场线方向。 2.已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。 全方位练明 1.判断下列说法是否正确。 (1)等势面与电场线一定相互垂直。( ) (2)同一等势面上各点的电势和电场强度都相同。( ) (3)两个等势面不可能相交。( ) √ × √ 2.(双选)如图所示，弯曲实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则 (　　) A.A点电场强度小于B点电场强度 B.A点电场强度方向指向x轴负方向 C.A点电场强度大于B点电场强度 D.A点电势高于B点电势 √ √ 解析：由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点电场强度大于A点电场强度，故A正确，C错误。电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误，D正确。 3.(2025·云南高考)某介电电泳实验使用非匀强电场，该电场的等势线分布如图所示。a、b、c、d四点分别位于电势为-2 V、-1 V、1 V、2 V的等势线上，则 (　　) A.a、b、c、d中a点电场强度最小 B.a、b、c、d中d点电场强度最大 C.一个电子从b点移动到c点电场力做功为2 eV D.一个电子从a点移动到d点电势能增加了4 eV √ 解析：根据等势面越密集电场强度越大，可知a、b、c、d中a点电场强度最大，故A、B错误；一个电子从b点移动到c点电场力做功为Wbc=-eUbc=2 eV，故C正确；一个电子从a点移动到d点电场力做功为Wad=-eUad=4 eV，电场力做正功，则电势能减小，可知一个电子从a点移动到d点电势能减小了4 eV，故D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1.物理量“电势”的定义式为φ=，其中(　　) A.q是正点电荷的电荷量 B.Ep是正点电荷的电势能 C.q和Ep均为正值 D.φ和Ep的值都是相对的 √ 12 解析：q、Ep是点电荷的电荷量、电势能，点电荷可正可负，故A、B错误；q和Ep可以是正值，也可以是负值，故C错误；φ和Ep的值都是相对的，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2.(2025·河北高考)《汉书》记载“姑句家矛端生火”，表明古人很早就发现了尖端放电现象。若带电长矛尖端附近某条电场线如图，则a、b、c、d四点中电势最高的是 (　　) A.a点　　　　　　　　 B.b点 C.c点 D.d点 √ 解析：根据沿电场线方向电势逐渐降低，可知电势最高的是d点，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3.(2025·河南高考)如图所示，在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点，其电势分别为6 V、4 V、2 V；a、b、c分别位于纸面内一等边三角形的顶点上。下列图中箭头表示a点电场的方向，则正确的是 (　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：匀强电场中任意两点间的中点电势等于这两点电势的平均值，可知ac连线的中点d的电势与b点电势相同，bd连线所在平面为该匀强电场的等势面，由电场线垂直于等势面且由高电势指向低电势，可知该匀强电场的电场线沿ac方向且由a指向c，故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4.在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为φM、φN，电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是 (　　) A.若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的远 B.若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的近 C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则φM<φN D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则EM>EN √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：沿着电场线的方向电势降低，根据正点电荷产生的电场特点可知，若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的近，故A错误；电场线的疏密程度表示电场强度的大小，根据正点电荷产生的电场特点可知，若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的远，故B错误；若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则电势增加，故有φM<φN，故C正确；若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则电势增加，根据正点电荷产生的电场特点可知EM<EN，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5.避雷针是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端形成局部电场集中的空间。图示为某次避雷针周围的等势面分布情况，电场中有M、N、P三点。下列说法正确的是 (　　) A.P点的电势比N点的高 B.P点的场强比N点的大 C.M、N两点的场强相同 D.电子在P点的电势能大于其在M点的电势能 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：由题图中虚线为等势面知，P点的电势为6 kV，N点的电势为8 kV，则N点电势高，故A错误；由同一幅图中等差等势面的疏密反映电场强度的大小，等差等势面越密处场强越大，故N点场强比P点的场强大，故B错误；由电场线总是垂直于等势面，M、N两点的场强方向应沿着等势面的垂线指向电势低的方向，易知M、N两点的场强方向不相同，故C错误；电子带负电，负电荷在电势越高的地方电势能越低，故电子在P点的电势能大于其在M点的电势能，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6.两等量点电荷分别固定于空间P、Q两点，其中Q点处为正电荷。P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则 (　　) A.e点的电势大于0 B.a、b两点的电场强度不同 C.b点的电势低于d点的电势 D.负电荷从c点移动到a点过程中电势能增加 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：题图中电场的等势线分布是由等量异种电荷产生的，因此P点处的点电荷为负电荷，则可知e点所在等势面为零势面，故e点的电势等于0，A错误；a、b两点的电场强度方向不同，故a、b两点的电场强度不同，B正确；无穷远处电势为0，故b点的电势高于零，而d点的电势低于零，故b点的电势高于d点的电势，C错误；负电荷从c点移动到a点过程中电势能减少，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7.如图所示，虚线a、b、c、d、e表示匀强电场中的一簇等差等势面，已知相邻等势面间距离为2 cm，若等势面d的电势为0，等势面c的电势为2 V，则等势面a的电势为 (　　) A.4 V　　 B.-4 V　　 C.6 V　　 D.-6 V √ 解析：等差等势面相邻两等势面之间电势差相等，即φa-φc=2(φc-φd)，代入数据解得φa=6 V，故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8.(2024·甘肃高考，改编)(双选)某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点，下列说法正确的是 (　　) A.粒子带负电荷 B.M点的电场强度比N点的大 C.粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 D.粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：根据等势面分布可知，带电体带正电，根据粒子所受电场力指向运动轨迹的凹侧可知，带电粒子带正电，故A错误；等差等势面越密集的地方场强越大，故M点的电场强度比N点的小，故B错误；粒子带正电，因为M点的电势大于在N点的电势，故粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，由于带电粒子仅在电场作用下运动，根据能量守恒定律可知，电势能与动能总和不变，故可知当电势能最大时动能最小，故粒子在运动轨迹上到达最大电势处时动能最小，故C、D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.(双选)电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色。透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素。如图所示，胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒。当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移(每个微粒电量保持不变)，像素由黑色变成白色。下列说法正确的有 (　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A.像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势 B.像素呈白色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势 C.像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做正功 D.像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做负功 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：像素呈黑色时，胶囊下方的电极带负电，像素胶囊里电场线方向向下，所以黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势，故A正确；像素呈白色时，胶囊下方的电极带正电，像素胶囊里电场线方向向上，所以黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势，故B错误；像素由黑变白的过程中，白色微粒受到的电场力向上，位移向上，电场力对白色微粒做正功，故C正确；像素由白变黑的过程中，黑色微粒受到的电场力向上，位移向上，电场力对黑色微粒做正功，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10.(2024·全国甲卷)在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规定为零时，距离该点电荷r处的电势为k，其中k为静电力常量；多个点电荷产生的电场中某点的电势，等于每个点电荷单独存在时该点的电势的代数和。电荷量分别为Q1和Q2的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字的单位是伏特)，则(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A.Q1<0，=-2 B.Q1>0，=-2 C.Q1<0，=-3 D.Q1>0，=-3 √ 解析：根据两点电荷周围的电势分布可知Q1带正电，Q2带负电；由题图中电势为0的等势线可知k+k=0，由题图中距离关系可知=，联立解得=-2，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案： 30　20　5 11.(3分)如图所示，在点电荷Q形成的电场中，把一个电荷量q=-2×10-8 C的点电荷由无穷远处分别移到电场中的A、B、C三点，电场力做功分别为6.0×10-7 J、4.0×10-7 J、1.0×10-7 J。以无穷远处为零电势点，则A点的电势为______V，B点的电势为______V，C点的电势为______V。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：由公式φ=及W=-ΔEp可知 φA= V=30 V，φB= V=20 V φC= V=5 V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.(14分)如图所示，匀强电场的电场线(方向未画出)与AC平行，把带电荷量为-1×10-8 C的电荷从A点移到B点，静电力做功6×10-8 J。B处电势为1 V，求： (1)场强方向；(4分) 答案：(1)由C点指向A点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：(1)将负电荷从A点移至B点，静电力做正功，所以负电荷所受静电力方向由A点指向C点，又场强方向与负电荷受力方向相反，所以场强方向由C点指向A点。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)A点电势；(4分) 答案：(2)-5 V 解析：(2)由静电力做功与电势能变化的关系可知 WAB=EpA-EpB=q(φA-φB)， 则φA=+φB=V=-5 V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (3)电子在A点的电势能。(6分) 答案：(3)5 eV 解析：(3)电子在A点的电势能 EpA'=qφA=(-e)×(-5 V)=5 eV。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $