高二物理人教選修31同步課件第一章學(xué)案7電勢差與電場強度的關(guān)系

1、,第一章,靜電場,學(xué)案7 電勢差與電場強度的關(guān)系,目標(biāo)定位,1.掌握電勢差與電場強度的關(guān)系. 2.能利用電勢差與電場強度的關(guān)系解決實際問題.,知識探究,自我檢測,一、電勢差與電場強度的關(guān)系,問題設(shè)計,如圖1所示的勻強電場中有A、B兩點，A、B兩點位于同一條電場線上，B、C連線垂直電場線，已知場強大小為E，A、B兩點間的電勢差為UAB，A、B間距離為d，電荷q從A點移動到B點，回答下列問題：,圖1,知識探究,(1)電荷所受靜電力是多少？從力和位移的角度計算靜電力所做功的大小.通過A、B間的電勢差計算靜電力做功的大小.,答案FqEWABFdqEdWABqUAB,(2)比較兩次計算的功的大小，電勢差

2、與電場強度有何關(guān)系？,答案UABEd,(3)在圖1中，如果將電荷從A點移動到C點，再利用(1)問的推導(dǎo)過程試著推導(dǎo)，能獲得何結(jié)論？(已知AB與AC的夾角為). 答案WACqELcos qEd，WACqUAC，UACEd,要點提煉,勻強電場中兩點間的電勢差等于 的乘積，即UAB . 1.公式UABEd只適用于 電場，其中d為A、B兩點沿電場方向的距離. 2.電場中A、B兩點的電勢差UAB跟電荷移動的路徑 ，由電場強度E及A、B兩點沿電場方向的距離d決定.,電場強度與這兩點沿電,場方向的距離,Ed,勻強,無關(guān),3.公式E 說明電場強度在數(shù)值上等于沿電場方向 上降低的電勢，且場強方向就是電勢 的方向

3、.由公式可得出場強單位是 . 4.在勻強電場中，沿任意一個方向，電勢降落都是均勻的，故在同一直線上相同間距的兩點間電勢差 ；在勻強電場中，相互平行且長度相等的線段兩端點的電勢差 .,每單,位距離,降低最快,V/m,相等,相等,延伸思考,公式UABEd是在勻強電場中得到的，在非勻強電場中能否適用？ 答案在非勻強電場中，不能進行定量計算，但可以定性地分析有關(guān)問題.,二、對電場強度的進一步理解,1.教材中給出了電場強度的三個計算公式，這三個公式的物理意義及適用范圍是不相同的，為了加強對這三個公式的理解，下面列表進行對比.請?zhí)羁?,一切電場,試探電荷,點電荷,場源電荷,勻強電場,沿電場方向,2.為什么

4、在等差等勢面中等勢面越密集的地方電場強度就越大？,答案根據(jù)公式E 定性分析，在等差等勢面中，對于相等的電勢差U，等勢面越密集d就越小，因此電場強度E就越大.,典例精析,一、對電勢差與電場強度關(guān)系的理解,例1如圖2所示，在xOy平面內(nèi)有一個以O(shè)為 圓心、半徑R0.1 m的圓，P為圓周上的一 點，O、P兩點連線與x軸正方向的夾角為.若 空間存在沿y軸負方向的勻強電場，場強大小E100 V/m，則O、P兩點的電勢差可表示為() A.UOP10sin (V) B.UOP10sin (V) C.UOP10cos (V) D.UOP10cos (V),圖2,解析由題圖可知勻強電場的方向是沿y軸負方向的.沿

5、著電場線的方向電勢是降低的，所以P點的電勢高于O點的電勢，O、P兩點的電勢差UOP為負值.根據(jù)電勢差與場強的關(guān)系UOPEdERsin 10sin (V)，所以A正確. 答案A,例2如圖3所示，P、Q兩金屬板間的電勢差為 50 V，板間存在勻強電場，方向水平向左，板 間的距離d10 cm，其中Q板接地，兩板間的A 點距P板4 cm.求： (1)P板及A點的電勢.,圖3,解析板間場強方向水平向左，可見Q板是電勢最高處.Q板接地，則電勢Q0，板間各點電勢均為負值.利用公式E 可求出板間勻強電場的場強，再由UEd可求出各點與Q板間的電勢差，即各點的電勢.,Q、A間電勢差UQAEd5102(104)10

6、2 V30 V 所以A點電勢A30 V，P板電勢PUPQ50 V,答案50 V30 V,(2)保持兩板間的電勢差不變，而將Q板向左平移5 cm，則A點的電勢將變?yōu)槎嗌伲?解析當(dāng)Q板向左平移5 cm時，兩板間距離d (10 5) cm5 cm Q板與A點間距離變?yōu)閐(104) cm5 cm1 cm,Q、A間電勢差UQAEd1.01031.0102 V 10 V 所以A點電勢A10 V. 答案10 V,二、非勻強電場中的電勢差與電場強度的關(guān)系,例3如圖4所示為某一電場的電場線和等勢 面.已知a5 V，c3 V，abbc，則() A.b4 VB.b4 V C.b4 VD.上述情況都有可能,圖4,解析

7、由于是非勻強電場，不能根據(jù)公式UEd進行定量計算，只能進行定性分析，由電場線的疏密可以分析ab和bc間的平均場強EabEbc，所以UabUbc，C正確.,C,三、電場強度、電勢差與電場力做功,例4如圖5所示的勻強電場場強為103 N/C， ad平 行于電場線，ac垂直于電場線， abcd4 cm， acbd3 cm.則下述計算結(jié)果正確的是() A. a、b之間的電勢差為40 V B. a、c之間的電勢差為50 V C.將q5103 C的點電荷沿矩形路徑abdca移動一周， 電場力做的功是0.25 J D.將q 5103 C的點電荷沿abd從a移到d電場力做的 功是0.25 J,圖5,解析A項，

8、由UEd得Uab1030.04 V40 V； B項，a、c在同一等勢面上，所以Uac0； C項，將電荷沿abdca移動一周，位移為0，故電場力做功為0； D項，WadWabqUab(5103)40 J0.2 J. 答案A,1,2,3,4,1.(對電場強度E的理解)下列關(guān)于勻強電場的結(jié) 論正確的是() A.公式E 也適用于勻強電場 B.根據(jù)UEd可知，任意兩點的電勢差與這兩點的距離成 正比 C.勻強電場的場強在數(shù)值上等于沿場強方向每單位長度上 的電勢差 D.勻強電場的場強方向總是跟電荷所受電場力的方向相同,AC,自我檢測,1,2,3,4,2.(勻強電場中電場強度與電勢差的關(guān)系)如圖6所 示，A、

9、B兩板間電壓為600 V，A板帶正電并接 地，A、B兩板間距離為12 cm，C點離A板4 cm， 下列說法正確的是() A.E2 000 V/m，C200 V B.E5 000 V/m，C200 V C.電子在C點具有的電勢能為200 eV D.電子在C點具有的電勢能為200 eV,圖6,1,2,3,4,解析A板接地，則其電勢為零，又因為A、B兩板間的電壓為600 V，則B板電勢為600 V，由此知C點電勢為負值，則A、B兩板間場強E 50 V/cm5 000 V/m，CEdC50 V/cm(4 cm)200 V，A錯誤，B正確；,電子在C點具有的電勢能為200 eV，C錯誤，D正確. 答案BD,1,2,3,4,3.(非勻強電場中場強與電勢的關(guān)系)如圖7所示， 一電場的電場線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對稱， O、M、N是y軸上的三個點，且OMMN.P點在 y軸右側(cè)，MPON.則下列說法正確的是() A.M點的電勢比P點的電勢高 B.將負電荷由O點移動到P點，電場力做正功 C.M、N兩點間的電勢差大于O、M兩點間的電勢差 D.M、N兩點間的電勢差等于O、M兩點間的電勢差,圖7,1,2,3,4,解析根據(jù)電場線和等勢面的關(guān)系畫出等勢面，可以判斷M點的電勢比P點的電勢高，A正確. 負電荷由O點移到P點，電場力做負