异种不等量电荷的电场线及电势线
异种不等量电荷电场线及电势线
第三单元过关检测卷一、填一填。
(每空1分，共20分)1.在生活中，我们利用()、()和()能设计出许多美丽的图案。
2.旋转、平移这两种图形变换的共同点是图形的()和()不发生变化。
3．从4时到9时，钟面上的时针()时针旋转了()°。
4.如右图所示，图①绕中心点()时针旋转()变换成图②；也可以用图③绕中心点()时针旋转()变换成图②；还可以用图④()时针旋转()变换成图②。
5.如右图所示(指针绕点O旋转)。
①指针从A开始，逆时针方向旋转90°到()。
②指针从B开始，顺时针方向旋转90°到()。
③指针从C到D，是()时针旋转了90°。
④指针从B到A，是()时针旋转了90°。
6.如下图，A经过()得到B；B经过()得到C。
1/ 8原图和旋转90°，绕点将等腰直角三角形B顺时针旋转7．)。
后的图形组成的图形是()21分每题3分，共二、选一选。
(所得的图形的面积与原图形的60°，1.把一个图形绕某点逆时针旋转。
)(面积比是．不能确定DC．2∶1 2 1A．∶1 B．1∶如图所示，2.)°就可以和原图形重合。
至少旋转(等边三角形绕点O180 ．120D60 B．C．90 A．)。
(．右图是由通过运动得到的，下面说法错误的是3A．可以通过平移得到B．可以通过旋转得到D．可以通过旋转和轴对称得到C．可以通过轴对称得到所得图形一定与原90°将下列图形绕其对角线的交点逆时针旋转，4./ 28图形重合的是()。
A．平行四边形B．长方形C．正六边形D．正方形5.能通过框中箭头旋转得到的是()。
6.一种俄罗斯方块(如下图)，每次顺时针旋转90°，问如果这样旋转10次，将会是下面的()号图形。
A．①B．②C．③D．④7.如图，三角形ABC绕点B旋转时，以()边为参照边确定三角形的位置是不可以的。
A．AC B．AB C．BC三、细心判一判。
等量及不等量电荷连线及中垂线场强电势
B．四点中c点处的电势最低
C．b、d两点处的电场强度相同 NhomakorabeaD．将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点，+q的电 势能减小
（15江苏卷）两个相同的负电荷和一个正电荷附近 的电场线分布如图所示，c时两负电荷连线的中点， d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等， 则（ ）
所以：中垂线上电势一定为零，其他位置的电势值 也可以计算。
连线：
场强： 1.单调增：用求导方法可以知道，从o点往两边走，
场强都会增大，所以，在两电荷之间”两大夹小”，可 以代入数字验证。由于两电荷之外场强作差，所以是 “内大外小”。
2.偶函数：关于中点o对称位置场强相等。 分布图像：
电势： 中点O左侧都为正，右边都为负（正正负负）
A．O点电场强度为零
B．D点电场强度为零
C．若将点电荷+q从O移向C，电势能增大
D．若将点电荷-q从O移向C，电势能增大
（13山东理综）如图所示，在x轴相距为L的两点固 定两个等量异种点电荷+Q、-Q，虚线是以+Q所在 点为圆心、L/2为半径的圆，a、b、c、d是圆上的 四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴 对称。下列判断正确的是（）
A．a点的电场强度比b点的大
B．a点的电势比b点的高
C．c点的电场强度比d点的大
D．c点的电势比d点的低
4.等量及不等量电荷连线及中垂线场强电势
一、矢量叠加（合成与分解） 1.平行四边形法则： 除了力、速度、位移，还包括场强（E,B）. 2.电势的叠加（代数和）
二、等量异种电荷：
中垂线：场强具有单调性，近大远小。电势恒为零。
补充：电势的一般表达式（取无穷远处电势为零）： ϕ=kq/r. 强调： 1.此处没有负号，但电荷量q要代入正负。 所以：正电荷周围的电势都为正，负电荷周围的电 势都为负。（口诀：正正负负） 2.计算电势能时，需要代入试探电荷的正负。
解析几种典型电场的电场线、场强、电势的分布
电场线
大部分是曲线，起于正电荷，终止于无穷 远；有两条电场线是直线。
电势 每点电势为正值。
以中点最小为零；关于中点对称的任意两
连线
场强
点场强大小相等，方向相反，都是指向中 点；由连线的一端到另一端，先减小再增
等量 上
大。
同种 正点
电势
由连线的一端到另一端先降低再升高，中 点电势最低不为零。
电荷
以中点最小为零；关于中点对称的任意两
电荷 电势 距的各点组成的球面是等势面，每点的电势
为负。
等势面
以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球 面，离场源电荷越近，等势面越密。
电场线
大部分是曲线，起于无穷远，终止于负电 荷；有两条电场线是直线。
电势
每点电势为负值。
连线
场强
以中点最小为零；关于中点对称的任意两 点场强大小相等，方向相反，都是背离中
等量 上
点；由连线的一端到另一端，先减小再增
同种
大。
负点 电荷
电势
由连线的一端到另一端先升高再降低，中 点电势最高不为零。
以中点最小为零；关于中点对称的任意两
中垂
场强
点场强大小相等，方向相反，都沿着中垂 线指向中点；由中点至无穷远处，先增大
线上 再减小至零，必有一个位置场强最大。
电势
中点电势最低，由中点至无穷远处逐渐升 高至零。
正点 电势 距的各点组成的球面是等势面，每点的电势
电荷
为正。
等势面
以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球 面，离场源电荷越近，等势面越密。
电场线 直线，起于无穷远，终止于负电荷。
离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等
孤立 场强 距的各点组成的球面上场强大小相等，方向
(完整版)电荷电场线分布示意图及场强电势特点
等量同种负点电荷电场线大部分是曲线，起于无穷远，终止于负电荷；有两条电场线是直线。
电势每点电势为负值。
连线上场强以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都是背离中点；由连线的一端到另一端，先减小再增大。
电势由连线的一端到另一端先升高再降低，中点电势最高不为零。
中垂线上场强以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都沿着中垂线指向中点；由中点至无穷远处，先增大再减小至零，必有一个位置场强最大。
电势中点电势最低，由中点至无穷远处逐渐升高至零。
等量同种正点电荷电场线大部分是曲线，起于正电荷，终止于无穷远；有两条电场线是直线。
电势每点电势为正值。
连线上场强以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都是指向中点；由连线的一端到另一端，先减小再增大。
电势由连线的一端到另一端先降低再升高，中点电势最低不为零。
中垂线上场强以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都沿着中垂线指向无穷远处；由中点至无穷远处，先增大再减小至零，必有一个位置场强最大。
电势中点电势最高，由中点至无穷远处逐渐降低至零。
等量异种点电荷电场线大部分是曲线，起于正电荷，终止于负电荷；有三条电场线是直线。
电势中垂面有正电荷的一边每一点电势为正，有负电荷的一边每一点电势为负。
连线上场强以中点最小不等于零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相同，都是由正电荷指向负电荷；由连线的一端到另一端，先减小再增大。
电势由正电荷到负电荷逐渐降低，中点电势为零。
中垂线上场强以中点最大；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相同，都是与中垂线垂直，由正电荷指向负电荷；由中点至无穷远处，逐渐减小。
电势中垂面是一个等势面，电势为零（以无穷远处为零电势点，场强为零）（以无穷远处为零电势点，场强为零）注意：电场线、等势面的特点和电场线与等势面间的关系：①电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。
几种典型电场线分布示意图及场强电势特点
几种典型电场线分布示意图及场强电势特点表一、场强分布图孤立点电荷周围的电场等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场+匀强电场－－－－点电荷与带电平二、列表比较下面均以无穷远处为零电势点，场强为零。
电场线直线，起于正电荷，终止于无穷远。
孤立离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大小相等，方向不场强的同。
正点离场源电荷越远，电势越低；与场源电荷等距的各点组成的球面是等势面，每点的电势为电势电荷正。
等势面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越密。
电场线直线，起于无穷远，终止于负电荷。
孤立离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大小相等，方向不场强的同。
负点离场源电荷越远，电势越高；与场源电荷等距的各点组成的球面是等势面，每点的电势为电势电荷负。
等势面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越密。
电场线大部分是曲线，起于无穷远，终止于负电荷；有两条电场线是直线。
等量电势每点电势为负值。
同种连以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都是背离中负点场强线点；由连线的一端到另一端，先减小再增大。
电荷上电势由连线的一端到另一端先升高再降低，中点电势最高不为零。
中以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都沿着中垂场强垂线指向中点；由中点至无穷远处，先增大再减小至零，必有一个位置场强最大。
线中点电势最低，由中点至无穷远处逐渐升高至零。
电势上电场线大部分是曲线，起于正电荷，终止于无穷远；有两条电场线是直线。
电势每点电势为正值。
连以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都是指向中等量场强线点；由连线的一端到另一端，先减小再增大。
同种上电势由连线的一端到另一端先降低再升高，中点电势最低不为零。
正点中以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都沿着中垂电荷场强垂线指向无穷远处；由中点至无穷远处，先增大再减小至零，必有一个位置场强最大。
高中物理选修3-1几种典型电场线分布示意图及场强电势特点表
几种典型电场线分布示意图及场强电势特点表一、场强分布图点电荷的电场线等量异种点电荷电场线等量同种正电荷电场线二、列表比较下面均以无穷远处为零电势点，场强为零。
孤立的正点电荷电场线直线，起于正电荷，终止于无穷远。
场强离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大小相等，方向不同。
电势离场源电荷越远，电势越低；与场源电荷等距的各点组成的球面是等势面，每点的电势为正。
等势面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越密。
孤立的负点电荷电场线直线，起于无穷远，终止于负电荷。
场强离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大小相等，方向不同。
电势离场源电荷越远，电势越高；与场源电荷等距的各点组成的球面是等势面，每点的电势为负。
等势面以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越密。
等量同种负点电荷电场线大部分是曲线，起于无穷远，终止于负电荷；有两条电场线是直线。
电势每点电势为负值。
连线上场强以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都是背离中点；由连线的一端到另一端，先减小再增大。
电势由连线的一端到另一端先升高再降低，中点电势最高不为零。
中垂线上场强以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都沿着中垂线指向中点；由中点至无穷远处，先增大再减小至零，必有一个位置场强最大。
电势中点电势最低，由中点至无穷远处逐渐升高至零。
等量同种正点电荷电场线大部分是曲线，起于正电荷，终止于无穷远；有两条电场线是直线。
电势每点电势为正值。
连线上场强以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都是指向中点；由连线的一端到另一端，先减小再增大。
电势由连线的一端到另一端先降低再升高，中点电势最低不为零。
中垂线上场强以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相反，都沿着中垂线指向无穷远处；由中点至无穷远处，先增大再减小至零，必有一个位置场强最大。
几种电荷电场线分布示意图及场强电势特点
点场强大小相等，方向
场
连
相同，都是由正电荷指 强
线
向负电荷；由连线的一
上
端到另一端，先减小再
增大。
电 由正电荷到负电荷逐渐 势 降低，中点电势为零。
以中点最大；关于中点
对称的任意两点场强大
小相等，方向相同，都
中
场 是与中垂线垂直，由正
垂
强 电荷指向负电荷；由中
线
点至无穷远处，逐渐减
上
小。
电 中垂面是一个等势面， 势 电势为零
（以无穷远处为零电势点，场强为零）
孤立点电荷电场线分布示意图及场强电 势特点
电场 直线，起于正电荷，终止于无 线 穷远。
离场源电荷越远，场强越小；
孤
与场源电荷等距的各点组成的 场强
立
球面上场强大小相等，方向不
的
同。
正
离场源电荷越远，电势越低；
点
与场源电荷等距的各点组成的
电
电势 球面是等势面，每点的电势为
荷
正。
等势 面
以场源电荷为球心的一簇簇不 等间距的球面，离场源电荷越 近，等势面越密。
电场 直线，起于无穷远，终止于负 线 电荷。
离场源电荷越远，场强越小；
孤
与场源电荷等距的各点组成的
场强
立
球面上场强大小相等，方向不
的
同。
负
离场源电荷越远，电势越高；
点
与场源电荷等距的各点组成的
电
电势 球面是等势面，每点的电势为
垂
穷远处，先增大再减小
线
至零，必有一个位置场
上
强最大。
中点电势最高，由中点 电
至无穷远处逐渐降低至 势
电荷电场线分布示意图及场强电势特点
等量同种正点电荷
注意：电场线、等势面的特点和电场线与等势面间的关系：
①电场线的方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小。
②电场线互不相交，等势面也互不相交。
③电场线和等势面在相交处互相垂直。
④电场线的方向是电势降低的方向，而且是降低最快的方向。
⑤电场线密的地方等差等势面密；等差等势面密的地方电场线也密。
电容器动态变化的两类典型问题讨论
平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，若电容器的d 、S 、ε变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 怎样变化：由于电容器始终连接在电池上，因此两板间的电压保持不变，可根据下列几式讨论C 、Q 、E 的变化情况
d
d U E d S kd SU CU Q d S kd S C 144∝=∝==∝= επεεπε 平行板电容器充电后，切断与电池的连接，若电容器的d 、S 、ε变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 怎样变化：由于电容器充电后，切断与电池的连接，使电容器的带电量保持不变，可根据下列几式讨论C 、U 、E 的变化情况
S Q S kQ d kd
S Q Cd Q d S d S kdQ d kd d S kd S C εεππεεεππεεπε∝=⋅==∝=∝=44,4,4ＵＥ＝ ４ＳＱ ＣＱＵ＝。
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．问题分析：
研究双电荷静电系统的电力线和等势线的分布，设在（-a ，0）处有一正电荷q 1，在（a ，0）处有一负电荷q 2，则在电荷所在平面内任意一点（坐标为（x ，
y ））的电势和场强分别为：
1
21
2(,)44q q V x y r r πεπε=+, E V =-∇. 其中：r1=y a x 22++）（ r2=y a -x 22
+）（
二．问题解决： 为简化模型，可令1
14πε=，a=3，
MatlAB 语言描述如下：
clear all
clc
close all
q1=input('请输入q1: ');
q2=input('请输入q2: ');
a=3;
[X,Y]=meshgrid(-10:0.7:10,-10:0.7:10);
rm=sqrt((X-a).^2+Y .^2);
rp=sqrt((X+a).^2+Y .^2);
V=q1*(1./rp)+q2*(1./rm);
[Ex,Ey]=gradient(-V);
E=sqrt(Ex.^2+Ey.^2);
Ex=Ex./E;
Ey=Ey./E;
cv=linspace(min(min(V)),max(max(V)),100);
contour(X,Y ,V ,cv, 'r-');%用红线画等势线；
hold on
quiver(X,Y ,Ex,Ey,1,'b');%用蓝线画电场线；
title('\fontname{宋体}\fontsize{15}双电荷静电系统的电场线和电势线') hold off
(1)请输入q1: 5 请输入q2: -1此时绘出图形为：
(2)请输入q1: 3 请输入q2: -1此时绘出图形为：
三．思考感悟：
由以上描绘的电场线以及等势线明显可看到:异种电荷形成电场时，电荷量越小，其周围等势线越稀疏，电场线越密集；电荷量越大，其周围等势线越密集，电场线越稀疏。
与理论分析一致。