高二物理人教版選修3-1課件 第1章靜電場 第6節(jié)《電勢差與電場強度的關(guān)系》

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歡迎進入物理課堂 第六節(jié)電勢差與電場強度的關(guān)系 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 理解勻強電場中電勢差跟電場強度的關(guān)系UAB Ed 2 知道電場強度另一個單位 伏特每米 的物理意義 重點難點 用E UAB d解決有關(guān)的實際問題 易錯問題 E UAB d中的d是沿場強方向A B兩點之間的距離 電勢差與電場強度的關(guān)系 1 如圖1 6 1所示的勻強電場中 電荷從A點移到B點 則靜電力做的功W與UAB的關(guān)系為 從q受到的靜電力來計算這個功 則F W 結(jié)合兩種計算方法得出的結(jié)果可得UAB 圖1 6 1 WAB qUAB qE Fd qEd Ed 2 勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點沿方向的距離的乘積 3 電場強度與電勢差的關(guān)系還可寫作E 4 在勻強電場中 電場強度的大小等于兩點間的電勢差與兩點沿方向距離的比值 即電場強度在數(shù)值上等于沿電場強度方向每單位距離上降低的 電場 電場強度 電勢 一 對公式E 的理解1 公式E 反映了電場強度與電勢差之間的關(guān)系 由公式可知 電場強度的方向就是電場中電勢降低最快的方向 2 對于非勻強電場 用公式E 可以定性分析某些問題 例如等差等勢面E越大處 d越小 因此可以斷定 等勢面越密的地方電場強度也越大 3 推論 在勻強電場中 兩長度相等且相互平行的線段兩端的電勢差相等 當(dāng)線段與場強平行時 由U Ed可知 d相等 U相同 當(dāng)線段與場強不平行時 只要沿場強方向投影的長度相等 U相同 如圖1 6 2所示 ABCD中 UAB UDC UBC UAD 圖1 6 2 E 適用于勻強電場的計算 但對于某些非勻強電場問題 有時也可以進行定性地分析 二 三個電場強度公式的比較 1 應(yīng)用不同的公式解決不同的問題 要注意公式適用條件 2 要理解公式中各個物理量的意義 如公式E 中 d是沿電場方向的距離 平行的帶電金屬板A B間是勻強電場 如圖1 6 3所示 兩板間距離是5cm 兩板間的電壓是60V 例1 圖1 6 3 1 兩板間的場強是多大 2 電場中有P1和P2兩點 P1點離A板0 5cm P2點離B板也是0 5cm P1和P2兩點間的電勢差多大 3 若B板接地 P1和P2兩點的電勢各是多少伏 答案 1 1 2 103V m 2 48V 3 54V6V 思維總結(jié) 應(yīng)用U Ed求兩點間的電勢差 一定要正確理解 d 是兩點間沿電場方向的距離 而求某點的電勢 我們是通過求這點與電勢零點的電勢差實現(xiàn)的 由U Ed計算其數(shù)值 電勢的正負由該點與電勢零點的電勢高低比較而定 1 如圖1 6 4所示 勻強電場場強E 100V m A B兩點相距10cm A B連線與電場線夾角為60 則UBA之值為 A 10VB 10VC 5VD 5V答案 C 圖1 6 4 2008年高考江蘇物理卷 如圖1 6 5所示 實線為電場線 虛線為等勢線 且AB BC 電場中的A B C三點的場強分別為EA EB EC 電勢分別為 A B C AB BC間的電勢差分別為UAB UBC 則下列關(guān)系中正確的有 例2 圖1 6 5 A A B CB EC EB EAC UAB UBCD UAB UBC 思路點撥 公式U Ed在非勻強電場中可用于定性分析 解析 由題圖中電場線的分布規(guī)律可知 電場不是勻強電場 C附近稠密 A附近稀疏 C附近的場強大于A附近的場強 選項B正確 由公式U Ed知 UBC UAB 選項C對 D錯 由電場線的方向是電勢降低的方向得選項A正確 答案 ABC 題后反思 本題涉及電場中的三個基本物理量 各個物理量都是由哪些因素確定的 它們之間又有什么關(guān)系是解決問題的關(guān)鍵 2 圖1 6 6中的實線為電場線 虛線為等勢線 a b兩點的電勢分別為 a 50V b 20V 則a b連線的中點c的電勢 c應(yīng)為 圖1 6 6 A c 35VB c 35VC c b 15 35V 故B項正確 如圖1 6 7所示 A B C是勻強電場中的等腰直角三角形的三個頂點 已知A B C三點的電勢分別為 A 15V B 3V C 3V 試確定場強的方向 并畫出電場線 例3 圖1 6 7 解析 根據(jù)A B C三點電勢的特點 在AC連線上取M N兩點 使AM MN NC 如圖1 6 8所示 圖1 6 8 答案 見解析 3 2010年北京海淀模擬 如圖1 6 9所示 平行直線AA BB CC DD EE 分別表示電勢 4V 2V 0 2V 4V的等勢線 若AB BC CD DE 2cm 且與直線MN成30 角 則 圖1 6 9 A 該電場是勻強電場 場強方向垂直于AA 且右斜下B 該電場是勻強電場 場強大小為2V mC 該電場是勻強電場 距C點距離為2cm的所有點中 最高電勢為4V 最低電勢為 4VD 若一個正電荷從A點開始運動到E點 通過AB段損失動能E 則通過CD段損失動能也為E 解析 選CD 由該電場的等勢面特征可以看出 該電場為勻強電場 電場線方向垂直于等勢面且從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面 故場強方向為垂直于AA 且左斜上 A錯誤 場強的大小可以由E U d得出 式中d表示沿電場線方向的距離 即兩等勢面之間的距離 根據(jù)幾何關(guān)系可知 相鄰兩個等勢面之間距離為1cm 電勢差為2V 故電場強度為200V m B錯誤 以點C為圓心2cm為半徑作圓 恰好與 4V和4V兩個等勢面相切 故C正確 正電荷從A向E運動電勢能增加 動能減少 由于UAB UBC 根據(jù)動能定理和W qU得 A到B和C到D過程電荷損失的動能相等 故選C D 1 在靜電場中 下列說法中正確的是 A 場強處處為零的區(qū)域內(nèi) 電勢一定處處相等B 場強處處相同的區(qū)域內(nèi) 電勢也一定處處相等C 電勢降低的方向一定是場強方向D 同一電場中等勢面分布越密的地方 場強一定越大 解析 選AD 勻強電場中場強處處相等 但電勢不一定相等 場強處處為零處電勢一定相等 所以A項對 B項錯 電場方向是電勢降落最快的方向 C項錯 D項是電場線與等勢面的關(guān)系 正確 2 以下關(guān)于與電場強度有關(guān)的幾個公式的說法 其中不正確的是 A 公式U E d只適用于勻強電場B 只要電場中電場線是直線 公式U E d就適用C 公式E F q是定義式 適用于任何電場D 公式E kQ r2是由庫侖定律得出的 因而只適用于 真空中 點電荷的電場 解析 選B 在點電荷電場中電場線是直線 但公式U Ed不成立 故B錯 3 如圖1 6 10所示 在一勻強電場區(qū)域中 有A B C D四點恰好位于一平行四邊形的四個頂點上 已知A B C三點電勢分別為 A 1V B 4V C 0 則D點電勢 D的大小為 A 3VB 0C 2VD 1V 圖1 6 10 解析 選A 在勻強電場中 由于AD與BC平行且相等 故UAD UBC 即 A D B C 代入數(shù)據(jù)解得 D 3V 4 如圖1 6 11所示是電場中的一條電場線 已知ab bc 則下列說法中正確的是 A Ea Eb EcB Ea Eb EcC a b cD Uab Ubc答案 C 圖1 6 11 5 如圖1 6 12所示是一組不知方向的勻強電場的電場線 把1 0 10 6C的負電荷從A點沿水平線移到B點 靜電力做了2 0 10 6J的功 A B兩點間的距離為2cm 問 圖1 6 12 1 勻強電場的場強為多大 方向如何 2 A B兩點間的電勢差為多大 答案 1 200V m方向沿直線由下而上 2 2V 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全