《人教高二上学期物理选修3-1课件：第一章 静电场 1.6》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教高二上学期物理选修3-1课件：第一章 静电场 1.6（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6 电势差与电场强度的关系 一 匀强电场中电势差与电场强度的关系 1 关系式 UAB 或E 2 物理意义 匀强电场中两点间的电势差等于 与这两点 的乘积 3 适用条件 电场 Ed 电场 强度沿电场方向的距离 匀强 二 公式E 的意义 1 意义 在匀强电场中 电场强度的大小等于两点间 的 与这两点 的比值 2 电场强度的另一种表述 电场强度在数值上等于沿 方向每单位距离上降低的 电势差沿电场方向的距离 匀强电场电势 3 电场强度的另一个单位 由E 可导出电场强度 的另一个单位 即 符号为 1 1 N C 伏特每米V m V m 思考辨析 1 公式UAB Ed中的d为电场中两点间的距离 2 场强公
2、式E 和E 适用范围不同 3 电场强度E与电势差UAB成正比 与两点沿电场方向 的距离d成反比 4 电场强度的两个单位N C与V m是相同的 5 沿电场线方向电势降低最快 提示 1 公式UAB Ed中的d为电场中两点沿电场 方向的距离 2 场强公式E 适用于匀强电场 E 适用 于各种电场 3 电场强度由电场本身决定 不随UAB d的变化 而变化 4 1 V m 1 J C m 1 N m C m 1 N C 5 沿电场线方向电势降低最快 生活链接 在安全用电常识中 有一个涉及 跨步电压 现象的 问题 你知道什么是 跨步电压 吗 提示 地下电缆漏电 高压电线断裂后触地等情况 都会在地面上形成以漏
3、电处为圆心的辐射状电场 沿 电场方向任意两点之间就会有电势差 若有人处在其 中 在人沿远离漏电处跨步逃离的情况下 两脚间就 有一电压 即跨步电压 人就会触电 人若不动就不 会触电 若要逃离的话 就要采用袋鼠式走动的方式 即跳跃的方式逃离 就可以避免 跨步触电 知识点一 电势差与电场强度的关系 探究导入 如图是初中地理中的等高线图 图中数字的 单位是m 请同学们结合上图探究以下几 个问题 1 小山坡的左边a和右边b哪一边的地势更陡些 2 如果把一个球从山坡左 右两边滚下 不考虑摩擦 哪边的加速度更大 3 现在把图看成是描述电势高低的等势线 图中数字 的单位是V a和b哪一边电势降落得快 哪一边的
4、电场 强度大 提示 1 右边等高线较密 故右边的地势比左边的更 陡 2 一个球从山坡左 右两边滚下 右边沿着坡面的加 速度更大 3 若把图看成是等势线 则右边的电势降落得快 右 边的电场强度也较大 归纳总结 电势差与电场强度的对比 物理量 内容 电势差UAB电场强度E 定义式 大 小 数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时 电场 力所做的功 数值上等于单位正电荷受到的电 场力 物理量 内容 电势差UAB电场强度E 方 向标量 无方向 矢量 规定正电荷在该点所受电场力的方向为 正方向 联 系 1 沿电场的方向是电势降落最快的方向 但电势降落的方向不一定是电场的 方向 2 电场强度的大小等于沿匀强
5、电场方 向每单位长度上降落的电势 即E 易错提醒 1 公式U Ed和E U d适用于匀强电场 在选取物理公式时 首先要注意公式的适用条件 然 后判断题目中物理情境是否满足公式的适用条件 2 电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向 3 d为沿电场线方向的距离 4 据U Ed可以得出结论 匀强电场中电势差与d成正 比 但不能由E 而说E与d成反比 典题通关 典例 平行的带电金属板A B间是匀强电场 如 图所示 两板间距离是5 cm 两板间的电 压是60 V 试问 1 两板间的电场强度是 多大 2 电场中有P1和P2两点 P1点离A板0 5 cm P2点离B板 也是0 5 cm P1和P2两点间
6、的电势差为多大 3 若B板接地 P1和P2两点的电势各是多少伏 正确解答 1 根据公式E 代入数据 1 200 V m 2 P1P2沿电场方向的距离为 d12 5 cm 0 5 0 5 cm 4 cm 根据公式U12 Ed12 1 200 4 10 2 V 48 V 3 由公式 1 B Ed1B 1 200 4 5 10 2 V 54 V 得 1 54 V 同理 2 B Ed2B 1 200 0 5 10 2 V 6 V 得 2 6 V 答案 1 1 200 V m 2 48 V 3 54 V 6 V 规律方法 U Ed的理解应用 1 公式U Ed中d是沿电场线方向的两点间距离 2 求解电势差
7、可以用UAB A B或者UAB 也 可以用U Ed 过关训练 1 关于匀强电场中电场强度和电势差的关系 正确的 是 A 电场强度越大 则任意两点间的电势差也越大 B 任意两点间的电势差等于电场强度和这两点间距离 的乘积 C 沿着电场线方向 任何相同距离上的电势降低必定 相等 D 电势降低的方向必定是电场强度的方向 解析 选C 在匀强电场中由U Ed可知两点间的电势 差不仅与电场强度有关 还与两点间沿电场线方向的 距离有关 故A选项错误 在匀强电场中任意两点间的 电势差等于电场强度和这两点间沿电场线方向的距离 的乘积 故B选项错误 C选项正确 沿电场线方向是 电势降落最快的方向 故D选项错误 补
8、偿训练 多选 如图所示 A B C是一 条电场线上的三个点 电场线的 方向由A到C 且AB BC 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 可以判定 A A B C B EA EB EC C A B B C D EA EB EC的大小无法判断 解析 选A D 不一定是匀强电场 电场线的分布 无法判断 则B错 D正确 虽然AB BC 但不一定是匀 强电场 U Ed不一定成立 C错 由电场线的方向是电 势降低的方向 知A正确 2 如图所示 匀强电场中有a b c三 点 a b相距5 cm b c相距12 cm 其中ab沿电场方向 bc和电场方向成 60 角 一个电荷
9、量为q 4 10 8 C的正电荷从a移到b 电场力做功为W1 1 2 10 7 J 求 1 匀强电场的场强E 2 电荷从b移到c 电场力做的功W2 3 a c两点的电势差Uac 解析 1 设a b间距为d1 则有 W1 qEd1 解得 E 60 V m 2 设b c两点沿场强方向的距离为d2 则有 W2 qEd2 qElbccos 60 1 44 10 7 J 3 电荷从a移到c电场力做功为 W W1 W2 qUac 所以 Uac 6 6 V 答案 1 60 V m 2 1 44 10 7 J 3 6 6 V 补偿训练 1 多选 如图所示的同心圆是电场中的一 组等势线 一个电子只在电场力作用下
10、沿 着直线由A向C运动时的速度越来越小 B为线段AC的中 点 则有 A 电子沿AC运动时受到的电场力越来越小 B 电子沿AC运动时它具有的电势能越来越大 C 电势 A B C D 电势差UAB UBC 解析 选B C 由A到C 电子的速度越来越小 可 知其动能越来越小 电势能越来越大 电场力对其做 负功 则电子应顺着电场线运动 即电场线方向由A到 C 由此可知这是负电荷形成的电场 因此越靠近负电 荷 电场线越密 电场强度也就越大 电子所受电场 力也就越大 所以A不对 B对 因为沿电场线方向电 势逐渐降低 所以C对 因为此电场不是匀强电场 沿 电场线方向电势不是均匀降落 故UAB UBC 所以D
11、错 故选B C 2 如图所示 在匀强电场中 电荷量 q 5 0 10 10 C的正电荷分别在平行于 电场方向的平面内由a点运动到b点和 由a点运动到c点 电场力做的功都为3 0 10 8 J 已 知 abc中 a 37 c 90 ab 20 cm 则a b 两点间的电势差Uab 匀强电场的场强E的 大小是 方向为 解析 由Wab qUab得Uab 60 V 电荷由a点到b点和c 点 电场力做功相同 则b c在同一等势面上 ac为 电场线方向 故 375 V m 方向 为从a向c 答案 60 V 375 V m 从a向c 知识点二 对公式U Ed或E U d的理解和应用 探究导入 如图所示 带电
12、量为q的正电荷在 匀强电场中由A运动到B 若AB距 离为L L沿电场线方向的投影距离为d 电场强度大小 为E 则 1 电场力做功与电势能变化有何关系 电势能与电势 有何关系 电势差与电势有何关系 2 你能根据 1 推导出电势差与电场强度的关系吗 提示 1 电场力做功与电势能变化关系 WAB EpA EpB 电势能与电势的关系 Ep q 电势差与 电势的关系 UAB A B 2 WAB Fx EqLcos Eqd 又 WAB EpA EpB q A q B qUAB 得 UAB Ed 归纳总结 1 U Ed的两个推论 1 在匀强电场中 沿任意一个方向 电势下降都是均 匀的 故在同一直线上相同间距
13、的两点间电势差相 等 如果把某两点间的距离分为n段 则每段两端点的 电势差等于原电势差的 2 在匀强电场中 相互平行且相等的线段两端点的电 势差相等 2 非匀强电场中场强的分析 1 在非匀强电场中 公式 E 可用来定性分析问 题 由E 可以得出结论 在等差等势面中等势面越 密的地方场强就越大 如图甲所示 2 如图乙所示 a b c为某条电场线上的三个点 且距离ab bc 由于不知电场的性质 所以电势差Uab 与Ubc的大小不能确定 典题通关 典例 多选 如图所示 实线为电场 线 虚线为等势线 且AB BC 电场中 的A B C三点的电场强度分别为EA EB EC 电势分别为 A B C AB
14、BC间的电势差 分别为UAB UBC 则下列关系中正确的有 A A B C B EC EB EA C UABUAB 选项C对 D错 由电场线的方 向是电势降低的方向得选项A正确 误区警示 非匀强电场电势差的比较 1 电场线的疏密及等势面的疏密程度都可以表示电场 的强弱 电场线 等势面 越密的地方 电场强度越大 电场线 等势面 越疏的地方 电场强度越小 2 对于U Ed在非匀强电场中也可定性分析 沿电场线 方向相同距离的两点间 场强越大的地方电势差越大 过关训练 1 如图 直线上有O a b c四点 a b间的距离与b c间的距离相等 在O点处有固定点电荷 已知b点电 势高于c点电势 若一带负电
15、荷的粒子仅在静电力作用 下先从c点运动到b点 再从b点运动到a点 则 A 两过程中静电力做的功相等 B 前一过程中静电力做的功大于后一过程中静电力做 的功 C 前一过程中 粒子电势能不断减少 D 后一过程中 粒子动能不断减少 解析 选C 由题意知O点点电荷带正电 其周围部 分电场线分布如题图所示 负电荷由c到b再到a的过程 中 电场强度不断变大 又bc ab 故Wab Wbc 故A B 项均错误 负电荷由c b a过程中 静电力做正功 电势能不断减少 动能不断增加 故C项正确 D项错 误 2 图中A B C三点都在匀强电场中 已知AC BC ABC 60 BC 20 cm 把一个电荷量q 10
16、 5 C的正电 荷从A移到B 电场力做功为零 从B移到C 电场力做 功为 1 73 10 3 J 则该匀强电场的场强大小和方向 是 A 865 V m 垂直AC向左 B 865 V m 垂直AC向右 C 1 000 V m 垂直AB斜向上 D 1 000 V m 垂直AB斜向下 解析 选D 把电荷q从A移到B静电力不做功 说明 A B两点在同一等势面上 因该电场为匀强电场 等 势面应为平面 故图中直线AB即为等势线 场强方向 应垂直于等势面 可见 选项A B不正确 B点电势比C点低 173 V 因电场线指向电势降低的方向 所以场强方向 必垂直于AB斜向下 场强大小 代入数 据得E 1 000 V m 补偿训练 1 如图所示的实线为电场线 虚线为等势线 a b两 点的电势分别为 a 50 V b 20 V 则a b连线的 中点c的电势 c应为 A c 35 V B c 35 V C c 35 V D 条件不足 无法判断 c的范围 解析 选B 由图可知 这是一个非匀强电场 且 Eb Ea 若此电场为匀强电场 则 c 35 V 而此电场 中Eb Ec 35 V 因而选项B正确 2 如图所示为
