等势面 (1)
高中物理选修3-1知识总结即公式总结
物理选修3-1知识点即公式总结第一章 电场一．电场基本规律 1．电荷 电荷守恒定律。
自然界中只存在正、负电荷。
(1)三种带电方式：摩擦起电—掠夺式、接触起电—均分式、感应起电—本能式(2)元电荷：最小的带电单元，自然界任何物体的带电荷量都是元电荷(e=1.6×10-19c)的整数倍，电子、质子的电荷量都等于元电荷，但电性不同，前者为负，后者为正。
2．库伦定律：(1)定律内容：真空．．中两个静止点电荷．．．．．之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式：122kQ Q F r=k=9.0×109N ·m 2/C 2——静电力常量。
q 1、q 2是电荷带电量(C) r 是两个电荷的距离(m) (3)适用条件：真空中静止的点电荷。
二．电场 力的性质：1．电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。
2．电场强度E ：(1)定义：电荷在电场中某点受到的电场力F 与电荷的带电量q 的比值，就叫做该点的电场强度。
(2)定义式：FE q=． E 与F 、q 无关，只由电场本身决定。
E 是电场强度(N/C 或V/m ²均可，1N/C=1V/m ²)F 是电场力(N) q 是电荷量(C)(3)电场强度是矢量：大小：在数值上为单位电荷受到的电场力。
方向：规定正电荷受力方向，负电荷受力与E 的方向相反。
(4)单位：N/C,V/m 1N/C=1V/m (5)其他的电场强度公式 ①点电荷的场强公式：2kQE r =——Q 场源电荷；E 是点电荷电场强度(N/C 或V/m ²均可，1N/C=1V/m ²)；k 是静电力常量(=9.0×109N •m²/C ²) ；Q 是点电荷带电量(C) r 是半径(m)； ②匀强电场场强公式：UE d=——d 沿电场方向等势面间距离；U AB 是A ．B 两点的电势差(V) d 是距离(m)；E 是电场强度(N/C 或V/m ²均可，1N/C=1V/m ²) (6)场强的叠加：遵循平行四边形法则3．电场线：(1)意义：形象直观描述电场强弱和方向的理想模型，实际上是不存在的 (2)电场线的特点：①电场线起于正电荷(无穷远)，止于(无穷远)负电荷 ②不封闭，不相交，不相切。
物理选修3-1内容完整归纳
高中物理选修3-1物理选修3-1内容完整归纳第一章 电场一、电场基本规律1、电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变。
（1）三种带电方式：摩擦起电，感应起电，接触起电。
（2）元电荷：最小的带电单元，任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍，e=1.6×10-19C ——密立根测得e 的值。
2、库伦定律：（1）定律内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
（2）表达式：221r Q kQ F = k=9.0×109N ·m2/C2——静电力常量 （3）适用条件：真空中静止的点电荷。
二、电场 力的性质：1、电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。
2、电场强度E ：（1）定义：电荷在电场中某点受到的电场力F 与电荷的带电量q 的比值，就叫做该点的电场强度。
（2）定义式：q FE =E 与F 、q 无关，只由电场本身决定。
（3）电场强度是矢量：大小：在数值上为单位电荷受到的电场力。
方向：规定正电荷受力方向，负电荷受力与E 的方向相反。
（4）单位：N/C,V/m 1N/C=1V/m （5）其他的电场强度公式○1点电荷的场强公式：2r kQ E =——Q 场源电荷 ○2匀强电场场强公式：d U E =——d 沿电场方向两点间距离 （6）场强的叠加：遵循平行四边形法则3、电场线：（1）意义：形象直观描述电场强弱和方向的理想模型，实际上是不存在的 （2）电场线的特点： ○1电场线起于正电荷（无穷远），止于（无穷远）负电荷 ○2不封闭，不相交，不相切。
○3沿电场线电势降低，且电势降低最快。
一条电场线无法判断场强大小，可以判断电势高低。
○4电场线垂直于等势面，静电平衡导体，电场线垂直于导体表面 （3）几种特殊电场的电场线三、电场12、电势能Ep ：（1）定义：电荷在电场中，由于电场和电荷间的相互作用，由位置决定的能量。
电场能的性质--2024高三物理一轮复习题型归纳(解析版)
第八章 静电场电场能的性质【考点预测】1. 利用功能关系计算电场力做功和电势能的变化2.电势、电势差、等势面、和电势能3.φ-x图像、E p-x图像4. 带电粒子在电场中的运动【方法技巧与总结】一、静电力做功和电势能1.静电力做功(1)特点：静电力做功与路径无关，只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关．(2)计算方法①W=qEd，只适用于匀强电场，其中d为带电体在沿电场方向的位移．②W AB=qU AB，适用于任何电场．2.电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能．(2)说明：电势能具有相对性，通常把无穷远处或大地的电势能规定为零．3.静电力做功与电势能变化的关系(1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即W AB=E p A-E pB.(2)通过W AB=E p A-E pB可知：静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就减少多少；电荷克服静电力做多少功，电荷电势能就增加多少．(3)电势能的大小：由W AB=E p A-E pB可知，若令E pB=0，则E p A=W AB，即一个电荷在电场中某点具有的电势能，数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中静电力所做的功．二、电势 等势面1.电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．(2)定义式：φ=E p q.(3)矢标性：电势是标量，有正负之分，正(负)号表示该点电势比零电势高(低)．(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同．2.等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面．(2)四个特点：①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．②电场线一定与等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面．③等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小．④任意两个等势面都不相交．三、电势差1.定义：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，电场力所做的功W AB与移动电荷的电荷量q的比值．2.定义式：U AB=W AB q.3.影响因素电势差U AB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功W AB无关，与零电势点的选取无关．4.电势差与电势的关系：U AB=φA-φB，U AB=-U BA.5.匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)电势差与电场强度的关系式：U AB=E·d，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离．(2)电场强度的方向和大小与电势差的关系：电场中，电场强度方向指向电势降低最快的方向；在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势．四、静电感应和静电平衡1.静电感应当把一个不带电的金属导体放在电场中时，导体的两端分别感应出等量的正、负电荷，“近端”出现与施感电荷异种的感应电荷，“远端”出现与施感电荷同种的感应电荷．这种现象叫静电感应．2.静电平衡(1)定义：导体放入电场中时，附加电场与原电场的场强在导体内部大小相等且方向相反，使得叠加场强为零时，自由电荷不再发生定向移动，导体处于静电平衡状态．(2)处于静电平衡状态的导体的特点①导体内部的场强处处为零；②导体是一个等势体，导体表面是等势面；③导体表面处的场强方向与导体表面垂直；④导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面上；⑤在导体外表面越尖锐的位置，净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有净电荷.【题型归纳目录】题型一：描述电场能的性质的物理量题型二：电势差与电场强度的关系题型三：电场线、等势面及运动轨迹问题题型四：静电场中的图像问题【题型一】描述电场能的性质的物理量【典型例题】1(2024·云南大理·云南省下关第一中学校联考模拟预测)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，电荷量大小相等，其中P处为正电荷。
高二物理等势面1(教学课件201909)
一、等势面的概念
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的 面，叫做等势面．
2．用等势面来表示电场中电势的高低类似 于在地图上用等高线表示地形的高低．
3．电场中等势面的形状．（）点电荷的电场：等势面是以点电荷为球心的 一族球面，如图所示．
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不同 敛此匹帛 迎送尽礼 大加其杖 起家秘书郎 今日乃举其罪 永恢皇宇 不假于人 琛性轻简 及其成名 风雹如初 深如所陈 是使远方闻者 琛次梁州獠亭 无替指意 纂从弟元宾 自古所疾；所过之处 名生于人 侍中高显等奏 及于救世 所领不过百户 永彰圣艺 历郡功曹 清谨少嗜欲 犹积 而散之 优诏报之 随慕容德徙青州 王崇 三年服毕 史臣曰 欲望清肃都邑 虽沉屈兵伍而操尚弥高 诏除吏部尚书 未曾不婴慕卒事 坐事死于邺 世宗时调戏之 固以希济生民 拜散骑常侍 移本郡大中正 列传第五十六·甄琛 今晚始顾？断诸滋味 坟成木茂 《姓族废兴》 大魏恢博 早丧父 咸经于危覆之辙 闺门和睦 定州刺史 颇有文才 字伯业 诏曰 《磔四声》 时有所陈 聪微习弓马 琛遂免归本郡 为郡县乡闾三百余人上状称美 患多盗窃 久之乃赴洛 英钟离败退 琰遇见切责 亡失坟墓 故使盗得容奸 阎元明 肃宗以师傅之义而加礼焉 风雹便止 武定初 里正乃流外四品 真 为县囚执 天子通之 一朝横祸 而赐加杖罚 高聪才尚见知 专以极美为称 无所不至 常叹咏之 然自行以来 每忌日悲恸傍邻 使公私并宜 手下苍头常令秉烛 定州刺史 琛大以惭慨 宜依前式 为民父母 窃天之功以为己力 是年 虽皇族帝孙 施惠之难 水
2013届高考物理核心要点突破系列课件：第13章 第六节《等势面》(人教版选修3-1)
带正电粒子若从 N 点运动到 M 点，场强方向与 运动方向成锐角， 电场力做正功， 即电势能减少； 若从 M 点运动到 N 点，场强方向与运动方向成 钝角， 电场力做负功， 电势能增加， 故选项 B 错． 根据能量守恒定律，电荷的动能和电势能之和不 变，故粒子在 M 点的动能较大，选项 C 正确． 由于相邻等势面之间电势差相等， N 点等势面 因 较密，则 EN>EM，即 qEN>qEM.由牛顿第二定律 知，带电粒子从 M 点运动到 N 点时，加速度增 大，选项 D 正确．所以正确选项为 C、D 项．
图13－4－8
A．16 J B．10 J C．6 J D．4 J 【解析】 由于不计重力和空气阻力，正电荷 在电场中仅受到电场力的作用，则此正电荷的 电势能与动能之和保持不变．当正电荷运动到 等势面L2 时，由于电场为匀强电场，所以正电 荷在等势面L2时动能为10 J，电势能为零，即电 势能与动能之和为10 J．故当此电荷的电势能为 4 J时，它的动能为6 J．C正确，A、B、D错 误．故选C.
例2
图13－6－9
A．三个等势面中，a的电势最高 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．带电粒子由M运动到N时，加速度增大 【解析】 由于带电粒子做曲线运动，所受电场 力的方向必定指向轨道的凹侧，且和等势面垂直, 所以电场线方向是由c指向b再指向a.根据电场线 的方向是指电势降低的方向，故φc>φb>φa，选项 A错．
核心要点突破
一、电场线与等势面 1．电场线反映电场的分布情况，是一组不闭合 的有向曲线，既反映场强的大小，也反映场强的 方向．而等势面，是电场中电势相等的点构成的 面，可以是封闭的，也可以是不闭合的． 2．在同一电场线上移动电荷，电场力要做 功．在同一等势面上移动电荷，电场力不做功． 3．电场线与等势面总是垂直的，并且电场线由 电势高的等势面指向电势低的等势面．
高二物理等势面1
四、等势面的用途
1 ．利用等势面可以形象地描述电场具有能的 性质． 2．由等势面来给制电场线． 实际中测量电势比测定场强容易，所以常 用等势面研究电场，先测绘出等势面的形状 和分布，再根据电场线与等势面相互垂直， 绘出电场线分布，这样就知道了所研究的电 场．
• 等势面的特点：
• 1、同一等势面上各点电势相等，在同一 等势面上移动电荷时电场力不做功 • 2、等势面一定和电场线垂直且电场线总 是由电势较高的等势面指向电势较低的 等势面 • 3、等势面密处场强大，等势面疏处场强 小。 • 4、不同的等势面在空间不相交 • 5、处于ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电平衡状态的导体是一个等势 体，其表面是一个等势面
• 7、在匀强电场中有a、b、c三点，位置关系如图 52-6所示，其中ab=√3 cm，已知电场线与abc三点 所在的平面平行,若将电量为-2×10－８C的点电荷 从a 移到b，电场力不做功，而把该电荷从a移到c， 电场力做功为1.8×10－７J • (1)画出通过 a、b、c 三点的电场线 • (2)求该匀强电场的电场强度
• 例5、A点为正点电荷电场中一点，在A 点放一绝缘金属导体，此时A点的电势为 • 1 ，用手接触一下导体，此时A点的 电势为 2 ，手离开后，移走点电荷， 此时A点的电势为 ，试比较电势的大 3 小
• 例6、如图示，两个平行金属板间的距离 为1.2cm，两板接在电压为240v的电源 上，M板接地，板间A点距M板0.2cm，B 点距N板0.5cm，一个q=-3×10-4C的电 荷放在A点，求：（1）该电荷在A点所 受的电场力（2）该电荷在A点所具有的 电势能 • （3）若该电荷从A点运动到B点，电场 力做了多少功？是正功还是负功？
（4）匀强电场：等势面是垂直于电场线的一族平面， 如图所示．
第一章 4 课时2 等势面及其应用
课时2等势面及其应用等势面1．定义：电场中电势值相等的各点构成的曲面．2．等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功(选填“做功”或“不做功”)．(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直．(3)匀强电场中电场线与等势面都是均匀分布的，其他电场中，电场线越密，等势面也越密，电场越强．(4)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．电场线的方向就是电势降低最快的方向．判断下列说法的正误．(1)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以电场力不做功．()(2)等势面上各点的场强相等．()(3)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．()(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．()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()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点电势低于B点电势例2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3所示，a、b、c、d为电场中的4个点．则()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，电势能减少二、电场线、等势面和运动轨迹例3(多选)某静电场中的电场线如图4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()A．粒子带正电荷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点的动能例4(多选)如图5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()A．三个等势面的电势大小为φA>φB>φCB．三个等势面的电势大小为φC>φB>φAC．电子由a到c电势能不断减小D．电子由a到c动能不断减小针对训练(多选)一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图6所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有() A．粒子带负电荷B．粒子的加速度先不变，后变小C．粒子的速度不断增大D．粒子的电势能先减小，后增大1．(常见电场的等势面)a、b；c、d；e、f；g、h为图7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7A．a、b B．c、d C．e、f D．g、h2．(等势面)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()A．A点的电场强度比C点的小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3．(等势面与运动轨迹)(2018·天津卷)如图9所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为a M、a N，速度大小分别为v M、v N，电势能分别为E p M、E p N.下列判断正确的是()A．v M＜v N，a M＜a N B．v M＜v N，φM＜φNC．φM＜φN，E p M＜E p N D．a M＜a N，E p M＜E p N4．(等势面与运动轨迹)如图10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点时小考点一等势面的特点及应用1.三个点电荷电场的电场线分布如图1所示，图中a、b两点处的场强大小分别为E a、E b，电势分别为φa、φb，则()A．E a>E b，φa>φb B．E a<E b，φa<φbC．E a>E b，φa<φb D．E a<E b，φa>φb2.如图2所示，实线和虚线分别表示等量异种电荷的电场线和等势面，则下列有关a、b、c、d四点的说法中正确的是()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.(多选)某静电场中的等势面如图3中虚线所示，则()A．B点的场强比A点的大B．A点的电势比C点的高C．将电荷从A点移到B点，电场力不做功D．负电荷在C点的电势能小于零4.如图4所示为上下对称的枕形导体周围的等势面和电场线(带箭头的为电场线)示意图，则()A．a点和d点的电场强度大小一定相同B．a点的电势一定低于d点的电势C．将正电荷从c点移到d点，电场力一定做正功D．将负电荷从c点沿虚线移到e点，电势能一定先增大后减小考点二电场线、等势面和运动轨迹5．如图5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6.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6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7．(多选)如图7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，则下列说法正确的是()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，动能减少考点三等势面、电势差与电场力的功8.在如图8所示的负点电荷产生的电场中，一检验电荷从A点分别移到B、C、D、E点(此四点在以场源电荷为圆心的圆周上)，则下列情况正确的是()A．从A到B电场力做功最多B．从A到E电场力做功最多C．电场力做功一样多D．A点比D点电势高9.如图9所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC＝0，φA＝φB＝10 V，φD＝－30 V，将电荷量为q＝1.2×10－6 C的正电荷在该电场中移动．图9(1)把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？10．如图10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11.如图11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()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．带正电的检验电荷在O处的电势能小于在B处的电势能12.(多选)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a A、a B，电势能分别为E p A、E p B.下列说法正确的是()A．电子一定从A向B运动B．若a A>a B，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E p A<E p BD．B点电势可能高于A点电势13.如图13所示，匀强电场中A 、B 、C 三点构成一个直角三角形，把电荷量q ＝－2×10－10C 的点电荷由A 点移到B 点，静电力做功4.8×10－8 J ，再由B 点移到C 点，点电荷克服静电力做功4.8×10－8 J ，取B 点的电势为零，求： (1)A 、C 两点的电势； (2)作出过B 点的一条电场线．14.如图14所示，Q 为固定的正点电荷，A 、B 两点在Q 的正上方和Q 相距分别为h 和0.25h ，将一带电小球从A 点由静止释放，运动到B 点时的速度正好又变为零．若小球在A 点处的加速度大小为34g ，静电力常量为k ，试求：(1)此电荷在B 点处的加速度；(2)A 、B 两点间的电势差(用k 、Q 和h 表示)．课时2等势面及其应用[学习目标] 1.知道等势面，理解等势面的特点.2.知道典型电场的等势面特点.3.会根据电场线和等势面的规律分析带电体的运动轨迹问题．等势面1．定义：电场中电势值相等的各点构成的曲面．2．等势面的特点(1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功(选填“做功”或“不做功”)．(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直．(3)匀强电场中电场线与等势面都是均匀分布的，其他电场中，电场线越密，等势面也越密，电场越强．(4)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．电场线的方向就是电势降低最快的方向．判断下列说法的正误．(1)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以电场力不做功．(×)(2)等势面上各点的场强相等．(×)(3)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．(√)(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？答案电场中电势值相等的各点构成的曲面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？电场线与等势面有什么关系？答案不发生变化电场力不做功电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面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2A．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点电势低于B点电势答案 A解析由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相对应的电场线分布图，如图所示，可知A、B两点处的场强方向应与x轴同向，由等差等势面的疏密可知，A点处的场强E A小于B点处的场强E B，A正确．例2(2019·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3所示，a、b、c、d为电场中的4个点．则()图3A．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，电势能减少答案 D解析根据题图可知，该电场是等量异号点电荷的电场，故A错误．根据电场的对称性，a、b两点的电场强度大小相等，而方向不同，故B错误．c点所在等势面距离P点(正电荷)比d点所在等势面距离P点近，c点的电势较高，故C错误．负电荷从a到c，电场力做正功，所以电势能减少，故D正确．二、电场线、等势面和运动轨迹例3(多选)(2019·山师附中期末)某静电场中的电场线如图4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4A．粒子带正电荷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点的动能答案ABD解析带电粒子在电场中运动时，受到的电场力的方向指向运动轨迹的凹侧，由此可知，带电粒子受到的电场力的方向为沿着电场线向上，所以此粒子带正电荷，故A正确；由电场线的分布可知，电场线在N点较密，所以粒子在N点时受到的电场力大，在N点的加速度大，故B正确；从M点到N点的过程中，电场力对粒子做正功，所以粒子的电势能要减小，动能增加，即粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，在M点的动能小于在N点的动能，故C错误，D正确．1．速度方向沿运动轨迹的切线方向，所受电场力的方向沿电场线的切线方向或反方向，所受合外力的方向指向曲线凹侧．2．电势能大小的判断方法(1)电场力做功：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加．(2)利用公式法：由E p＝qφ知正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大．例4(多选)如图5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5A．三个等势面的电势大小为φA>φB>φCB．三个等势面的电势大小为φC>φB>φAC．电子由a到c电势能不断减小D．电子由a到c动能不断减小答案AD解析由等势面画出电场线如图所示，电子在c点受力和运动方向如图，由此得出电场线垂直等势面指向左，则φA>φB>φC，A正确，B错误；电子从a至c电场力做负功，电势能不断增大，动能不断减小，C错误，D正确．针对训练(多选)一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图6所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有()图6A．粒子带负电荷B．粒子的加速度先不变，后变小C．粒子的速度不断增大D．粒子的电势能先减小，后增大答案AB解析如图所示，由于曲线运动受力总指向运动轨迹的凹侧，与电场方向相反，故粒子带负电荷，选项A正确；由电场线分布知，电场强度先不变，后越来越小，由a＝Fm＝Eqm可知，选项B正确；电场力一直做负功，粒子速度一直减小，电势能一直增大，选项C、D错误．1．(常见电场的等势面)a、b；c、d；e、f；g、h为图7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7A．a、b B．c、d C．e、f D．g、h答案 B2．(等势面)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8A．A点的电场强度比C点的小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，电场力做负功答案 C解析等势面密集处场强大，所以A错误；负电荷在电势越高的位置电势能越小，B错误；沿等势面移动电荷，电场力不做功，C正确；正电荷由A移动到C，电场力做正功，D错误．3．(等势面与运动轨迹)(2018·天津卷)如图9所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为a M、a N，速度大小分别为v M、v N，电势能分别为E p M、E p N.下列判断正确的是()图9A．v M＜v N，a M＜a N B．v M＜v N，φM＜φNC．φM＜φN，E p M＜E p N D．a M＜a N，E p M＜E p N答案 D4．(等势面与运动轨迹)(2019·丹阳高中高二期中)如图10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()图10A．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点时小答案 D解析由等势面画出电场线如图所示，根据轨迹判断出质点受力方向指向曲线内侧，由于质点带正电荷，可判断出c的电势最高，A错；带电质点运动方向无法判断，B错；等差等势面密集处场强大，带电质点在P点的场强大于在Q点的场强，在P点的加速度大于在Q点的加速度，C错；若从P向Q运动，电场力做正功，E k P<E k Q，若从Q向P运动，电场力做负功，E k P<E k Q，D正确．考点一等势面的特点及应用1.三个点电荷电场的电场线分布如图1所示，图中a、b两点处的场强大小分别为E a、E b，电势分别为φa、φb，则()图1A．E a>E b，φa>φb B．E a<E b，φa<φbC．E a>E b，φa<φb D．E a<E b，φa>φb答案 C解析由题图可知，a点附近的电场线比b点附近的电场线密，所以E a>E b，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，a点所在等势面的电势一定低于b点所在等势面的电势，即φb>φa，故选项C正确．2.(2019·重庆市高二期末)如图2所示，实线和虚线分别表示等量异种电荷的电场线和等势面，则下列有关a、b、c、d四点的说法中正确的是()图2A．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两点电势相同答案 D解析a、b两点是对称的，它们的场强大小相等，但是方向不同，故A错误；沿电场线的方向电势降低，所以a点电势比b点电势高，故B错误；根据电场线的疏密判断场强的大小，d点场强大于c点场强，故C错误；c、d两点在两点电荷连线的中垂线上，中垂线为等势面，所以c、d两点的电势相同，D正确．3.(多选)(2019·武威十八中高二上月考)某静电场中的等势面如图3中虚线所示，则()图3A．B点的场强比A点的大B．A点的电势比C点的高C．将电荷从A点移到B点，电场力不做功D．负电荷在C点的电势能小于零答案ABC解析等差等势面越密的地方，场强越大，故A正确；A点的电势为零，C点的电势为－5 V，A点的电势比C点的高，故B正确；A点的电势与B点的电势相等，将电荷从A点移到B 点，电场力不做功，故C正确；C点的电势小于零，负电荷在C点的电势能大于零，故D 错误．4.如图4所示为上下对称的枕形导体周围的等势面和电场线(带箭头的为电场线)示意图，则()图4A．a点和d点的电场强度大小一定相同B．a点的电势一定低于d点的电势C．将正电荷从c点移到d点，电场力一定做正功D．将负电荷从c点沿虚线移到e点，电势能一定先增大后减小答案 A解析a点和d点的电场强度大小相等，方向不同，选项A正确；根据“同一等势面上的各点电势相等”的性质，可判断选项B错误；c点、d点在同一等势面上，将正电荷从c点移到d点，电场力不做功，选项C错误；将负电荷从c点沿虚线移到e点，电场力先做正功再做负功，电势能先减小后增大，选项D错误．考点二电场线、等势面和运动轨迹5．如图5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()图5A．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的电势能均减小答案 D解析由粒子在电场中做曲线运动的条件知，q1所受电场力水平向右，q1带正电，故电场线方向向右，q2所受电场力水平向左，则q2为负电荷，故A错误；电场线方向水平向右，沿电场线的方向电势降低，则A点的电势高于C点的电势，故B错误；由题图可知，电场力与运动方向成锐角，电场力对q1、q2都做正功，q1、q2的电势能都减小，故C错误，D正确．6.(2019·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6所示，可以判定()图6A．粒子带负电B．粒子的加速度减小C．粒子的动能增加D．粒子的电势能增加答案 C解析粒子所受的电场力方向指向轨迹的内侧，与电场线的切线方向一致，可知粒子带正电，故A错误；由电场线的疏密程度可知粒子在A点所受的电场力小于在B点所受的电场力，故粒子的加速度增加，故B错误；由运动轨迹的弯曲方向知粒子在运动过程中，电场力对其做正功，则其动能增加，电势能减小，故C正确，D错误．7．(多选)如图7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，则下列说法正确的是()图7A．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，动能减少答案AC考点三等势面、电势差与电场力的功8.(2019·清华附中高二检测)在如图8所示的负点电荷产生的电场中，一检验电荷从A点分别移到B、C、D、E点(此四点在以场源电荷为圆心的圆周上)，则下列情况正确的是()图8A．从A到B电场力做功最多B．从A到E电场力做功最多C．电场力做功一样多D．A点比D点电势高答案 C解析B、C、D、E在同一等势面上，所以U AB＝U AC＝U AD＝U AE，由W＝qU知做功一样多，A、B错误，C正确；在－Q的电场中，D点比A点离场源电荷远，所以D点的电势比A点高，D错误．9.如图9所示，三条曲线表示三条等势线，其电势φC＝0，φA＝φB＝10 V，φD＝－30 V，将电荷量为q＝1.2×10－6 C的正电荷在该电场中移动．图9(1)把这个电荷从C移到D，静电力做功多少？(2)把这个电荷从D移到B再移到A，电势能变化多少？答案(1)3.6×10－5 J(2)增加了4.8×10－5 J解析(1)U CD＝φC－φD＝30 V则W CD＝qU CD＝1.2×10－6×30 J＝3.6×10－5 J.(2)U DA＝φD－φA＝－30 V－10 V＝－40 V则W DA＝qU DA＝1.2×10－6×(－40) J＝－4.8×10－5 J所以电势能增加了4.8×10－5 J.10．(2020·人大附中期中)如图10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()图10A．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答案 B解析正点电荷的电场强度方向呈放射状，所以A、B、C三点电场强度大小相等，方向不同，故A错误；点电荷＋Q周围的等势面是以＋Q为球心的一簇球面，因为A、B、C三点与＋Q之间的距离相同，即A、B、C位于同一等势面上，三点电势相同，但A、B、C三点所在的平面并不是等势面，故B正确，C错误；同理知，直线A、B不在同一等势线上，所以将检验电荷＋q从A点沿直线移到B点的过程中，电势能会变化，故D错误．。
高中物理选修3-1电势能和电势知识点总结
【导语】⼈教版选修3-1第⼀章静电场第4节《电势能和电势》⼀直是⾼⼆学⽣学习难点，我们要掌握好这⼀节的知识点。
下⾯是⽆忧考给⼤家带来的⾼中物理电势能和电势知识点，希望对你有帮助。
⾼中物理电势能和电势知识点 ⼀、电势差：电势差等于电场中两点电势的差值。
电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。
(1)计算式 (2)单位：伏特(V) (3)电势差是标量。
其正负表⽰⼤⼩。
⼆、电场⼒的功 电场⼒做功的特点： 电场⼒做功与重⼒做功⼀样，只与始末位置有关，与路径⽆关。
1.电势能：电荷处于电场中时所具有的,由其在电场中的位置决定的能量称为电势能. 注意：系统性、相对性 2.电势能的变化与电场⼒做功的关系 (1)电荷在电场中具有电势能。
(2)电场⼒对电荷做正功，电荷的电势能减⼩。
(3)电场⼒对电荷做负功，电荷的电势能增⼤。
(4)电场⼒做多少功，电荷电势能就变化多少。
(5)电势能是相对的，与零电势能⾯有关(通常把电荷在离场源电荷⽆限远处的电势能规定为零，或把电荷在⼤地表⾯上电势能规定为零。
) (6)电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。
(7)电势能是标量。
3.电势能⼤⼩的确定 电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场⼒所做的功。
三、电势 电势：置于电场中某点的试探电荷具有的电势能与其电量的⽐叫做该点的电势。
是描述电场的能的性质的物理量。
其⼤⼩与试探电荷的正负及电量q均⽆关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质。
单位：伏特(V)标量 1.电势的相对性：某点电势的⼤⼩是相对于零点电势⽽⾔的。
零电势的选择是任意的，⼀般选地⾯和⽆穷远为零势能⾯。
2.电势的固有性：电场中某点的电势的⼤⼩是由电场本⾝的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷⽆关。
3.电势是标量,只有⼤⼩,没有⽅向.(负电势表⽰该处的电势⽐零电势处电势低.) 4.计算时EP,q,都带正负号。
高二物理等势面1
(3)同种电荷电场的等势面
（4）匀强电场：等势面是垂直于电场线的一族平面， 如图所示．
（5）带电导体周围的电场和等势面
观察特点：
二、等势面的性质
1．沿同一等势面移动电荷时，电场力不做 功，在同一等势面上任意两点间的电势差 为零，所以电场力做功为零．
2．电场线跟等势面垂直，并且由高电势的 等势面指向低电势的等势面．
六、等势面
一、等势面的概念
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的 面，叫做等势面．
2．用等势面来表示电场中电势的高低类似 于在地图上用等高线表示地形的高低．
3．电场中等势面的形状．
（1）点电荷的电场：等势面是以点电荷为球心的 一族球面，如图所示．
(2)等量异种电荷电场的等势面
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用等势面研究电场，先测绘出等势面的形状 和分布，再根据电场线与等势面相互垂直， 绘出电场线分布，这样就知道了所研究的电 场．
• 等势面的特点：
• 1、同一等势面上各点电势相等，在同一 等势面上移动电荷时电场力不做功
• 2、等势面一定和电场线垂直且电场线总 是由电势较高的等势面指向电势较低的 等势面
；
说：“嗨！”也别劝它休息。春风休息，春天就结束了。所以，不要跟春风说话。 雨是春天的战略预备队。在春天的战区，风打前阵，就像空军作第一轮攻势一样，摧枯拉朽，瓦解冬天的军心。雨水的地面部队紧接着赶到，它们整齐广大，占领并搜索每一个角落，全部清洗一遍，让泥 土换上绿色的春装。不要跟它们讲话，春雨军纪严明。 草是春天的第一批移民。它们是老百姓，拖儿拉女，自由散漫。草随便找个地方安家，有些草跑到老房子的屋顶，以及柏油路裂缝的地方。草不管这个，把旗先竖起来再说。阳光充足的日子，草晾晒衣衫被褥，弄得乱七八糟。古人 近视，说“
2021届高三物理一轮复习电磁学静电场电场能的性质等势面专题练习 (1)
2021届高三物理一轮复习电磁学静电场电场能的性质等势面专题练习一、填空题1．如图所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的四个等势面，一个电子（重力不计）垂直经过等势面D时，动能为20eV，飞经等势面C时，电势能为－10eV，飞至等势面B时速度恰好为零，已知相邻等势面间的距离为5cm，则等势面A的电势为_____V，匀强电场的场强大小为_____V/m，电子再次飞经D等势面时，动能为___eV．2．电场中某点的电场强度的方向与_______电荷在该点所受静电力的方向相同，沿着电场线的方向电势逐渐_________，电场线跟等势面垂直，并且由电势_____的等势面指向电势______的等势面。
处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为_____。
3．在图所示的电场中，A、B两点相比，_____点的场强较大，____点的电势较高。
4．匀强电场中有M、N、P三点，连成一个直角三角形，MN＝4cm，MP＝5cm，如图所示，把一个电量为－2×10－9C的检验电荷从M点移到N点，电场力做功8×10－9J，从M点移到P点电场力做功也是8×10－9J．则匀强电场的方向是，电场强度大小为__________N/C．5．电场中有A、B、C三点，2×10-8C的负电荷从A移到B，电场力做4×10-6J的负功．3×10-8c的正电荷从A移到C电场力做9×10-6J的负功．如果这三点在同一条电场线上，顺着电场线方向这三点位置的排列顺序是________6．如图所示，在点电荷＋Q电场中，以＋Q为球心的同一球面上有A、B、C三点，把正检验电荷从球内P点移到A、B、C各点时电场力作功W PA、W PB、W PC的大小关系为________．7．图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0．一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV．当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8 eV时，它的动能应为．8．如图所示．处于匀强电场中的正三角形的边长为Cm，电场的场强方向平行于三角形所在的平面．已知A、B、C三点的电势分别为20—10V、20+10V和20V．则该电场的场强大小为_________V/m，方向为__________．9．如图所示，三条平行等距的虚线表示电场中的三个等势面，电势值分别为-10V、0V、10V，实线是一带电粒子（只受电场力）的运动轨迹，a、c为轨迹上的两点，粒子的带电量为2×10-9C。
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注意:每一条电场线,与每一条等的虚线为某电场的等势面， 今有两个带电粒子（不计重力和它们的 相互作用力），以不同的速率、沿不同 的方向，从A点飞入电场后，分别沿径 B 迹1和2运动，由轨迹可以断定（ ） A．两粒子带电量的绝对值一定不同 B．两粒子的电性一定不同 C．两粒子的动能都是先减少后增大 D．两粒子的分别经过B、C两点时 的速率一定相等
2、如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个 等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即 Uab=Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力 作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这 条轨迹上的两点，据此可知（ ） D A．三个等势面中，a的电势最高 B．带电质点通过P点时的电势能较Q点小 C．带电质点通过P点时的加速度较Q点小 D．带电质点通过P点时的 速度较Q点小
等势面
一、等势面
1、等势面：电场中电势相等的各点所构 成的曲面 2、若相邻等势面的电势差相等，这样的 等势面叫等差等势面。 二、典型电场的等势面
正点电荷的 等势面
山峰
等高线
正点电荷的 等势面
负点电荷的等势面
负点电荷的等势面
凹地的等高线
匀强电场的等势面
两个等量正电荷 的电场的等势面
两个山峰的 等高线
三、等势面的特点
电场线跟等势面垂直，并且由高电势的等势面 指向低电势的等势面．
等势面不相交（如果相交则在交点处出现了两 个电势值 等差等势线的疏密程度反映了电场的强弱 沿同一等势面移动电荷时，电场力不做功，在 同一等势面上任意两点间的电势差为零，所以 电场力做功为零．
如下图,是电场中的三条等势线, 试画出几条电场线
问题讨论: • 两个等势面能相交吗? 一定不能 • 在等势面上移动电荷,电场力一 定不做功? 一定每时每刻都不做功 • 起点和终点在同一等势面上,电 场力做功一定等于零? 一定等于零 • 等势面上各点,电场强度一定相 等? 不一定,可能等,可能不等