高中物理 第1章 第6节 电势差与电场强度的关系课件 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 第6节电势差与电场强度的关系 1 知道在匀强电场中电势差与电场强度的定量关系 掌握表达两者关系的公式 2 知道电场强度另一个单位 伏特每米 的物理意义 2 匀强电场中电势差与电场强度的关系 1 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积 2 公式 uab ed 3 应用此公式注意两点 公式只适用于匀强电场 但可对非匀强电场进行定性分析 公式中的 d 一定是 沿电场方向的距离 3 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的两点间电势差相等 如果把某两点间的距离平均分为n段 则每段两端点间的电势差等于原电势差的1 n 2 在匀强电场中 沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等 应用uab e d时注意d必须是沿电场强度方向的距离 如果a b两点间距为l 两点连线不沿电场强度方向 计算电势差时 d的取值应为l在电场强度方向上的投影 即为a b两点所在的等势面的垂直距离 5 电场强度的方向是电势降落最快的方向 只有沿电场强度方向 单位长度上的电势差才最大 如图所示 a c方向电势降落最快 电势差降落最快的方向是电场强度的方向 但电势降落的方向不一定是电场强度的方向 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5cm 两板间的电压是60v 1 两板间的场强是多大 2 电场中有p1和p2两点 p1点离a板0 5cm p2点离b板也是0 5cm p1和p2两点间的电势差多大 3 若b板接地 p1和p2两点的电势各是多少伏 答案 1 1 2 103v m 2 48v 3 p1 54v p2 6v 方法总结 1 首先判断电场是否为匀强电场 2 若是匀强电场 明确各物理量的含义 式中d是沿电场方向上的距离 如果两点间距离l不是沿电场方向 计算时 d的取值应为l在沿电场方向的投影 即为两点所在的等势面的垂直距离 3 应用公式e u d或u ed进行有关计算 如图所示是匀强电场中的一组等势面 若a b c d相邻两点间距离都是2cm 则该电场的电场强度为 v m 到a点距离为1 5cm的p点电势为 v 解析 因为电场是匀强电场 所以可用e uba d求解 但必须明确d是指a b两点在电场线方向上的距离 且各单位必须用国际单位制中的单位 变式训练1 1 如图1所示 a b c是匀强电场中的等腰直角三角形的三个顶点 已知a b c三点的电势分别为 a 15v b 3v c 3v 试确定场强的方向 并画出电场线 答案 见解析 方法总结 1 根据 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 若知道电场中电势的分布情况 就可以知道电场线的分布情况 2 在匀强电场中 只要找到两个电势相等的点就可以得到一条等势线 3 电势相等的点可根据匀强电场的特点利用等分法去找 4 等分法画电场线的步骤 非匀强电场明确电势的分布情况 根据电场线与等势面垂直 并且指向电势低的等势面画出电场线 匀强电场只要找到两个电势相等的点 就可得到一条等势线 从而画出电场线 变式训练2 1 解析 1 确定电场线的方法是先找到等势点 根据等势线和电场线相互垂直的关系画出电场线 ac连线上二等分点d的电势为 d 4v 连接bd两点 即为等势线 垂直于等势面的直线即为电场线 沿电场线电势逐渐降低 如图 如图所示 在匀强电场中 一电荷量为q 5 0 10 10c的正电荷 由a点移到b点和由a点移到c点 电场力做的功都是3 0 10 8j 已知a b c三点的连线组成直角三角形 ab 20cm 37 求 1 a b两点间的电势差 2 匀强电场的场强大小 3 电场强度的方向 答案 1 60v 2 375v m 3 与ac平行且由a指向c 3 ep q 用于确定某点电势能 在 0处 ep 0 4 在电场中转移电荷 电场力做功wab quab 知道了wab和q便可推知电场中一些点的电势关系 5 电场中电势相等的点构成等势面 电场线的方向总是和等势面垂直且由电势高的等势面指向电势低的等势面 知道了等势面便可推知电场线的分布情况 2014 大庆三模 如图所示 在一个匀强电场中有一四边形abcd 其中m为ad的中点 n为bc的中点 一个电量为3 10 7c的带正电粒子从a点移动到b点 电场力做功为wab 3 0 10 8j 将该粒子从d点移动到c点 电场力做功为wdc 5 0 10 8j 下列结论正确的是 变式训练3 1 a a b两点之间的电势差为0 01vb 若将该粒子从m点移动到n点 电场力做功wmn 4 0 10 8jc 若将该粒子从m点移动到n点 电场力做功wmn 8 0 10 8jd 若a b之间的距离为1cm 该电场的场强为e 10v m 答案 b 2015 巢湖市无为三中期中 如图甲所示 一条电场线与ox轴重合 取o点电势为零 ox方向上各点的电势 随x变化的情况如图乙所示 若在o点由静止释放一电子 电子仅受电场力的作用 则 a 电子将沿xo方向运动b 电子的电势能将增大c 电子运动的加速度恒定d 电子运动的加速度先减小后增大 解析 分析乙图可知 电势逐渐升高 电场线沿ox负方向 电子所受的电场力沿ox正方向 电子将沿ox正方向运动 a选项错误 电场力做正功 电势能减小 b选项错误 x图象的斜率大小表示电场强度的大小 斜率先减小后增大 则电场强度先减小后增大 电子的加速度先减小后增大 c选项错误 d选项正确 答案 d 方法总结 此类题型往往结合图象对电势分布进行分析 注意u ed的应用 若给出 x图象 可以判定场强的变化 若给出e x图象 可以确定 u的大小情况 且应注意此种类型常用微元法 取极短 x 2014 焦作一模 真空中有一静电场 其在x轴正半轴的电势 随x变化的关系如图所示 则根据图象可知 a r处的电场强度e 0b 若试探电荷从x1处移到x2处 电场力不一定做正功c x1处与x2处的电场强度方向相反d 该电场有可能是处在o点的正点电荷激发产生的 变式训练4 1 解析 根据电势差和电场强度的关系可知 x图象中 曲线上任意一点切线斜率的大小表示电场强度的强弱 r处的切线斜率不为零 则此处电场强度不为零 故a选项错误 x1处的电势高于x2处的电势 正电荷在电势高的地方电势能大 如果试探电荷是正电荷 根据功能关系可知电场力做正功 负电荷在电势高的地方电势能小 如果试探电荷是负电荷 电场力做负功 故b选项正确 x1处切线方向与x2处切线的方向相同 根据曲线上任意一点切线的方向表示场强的方向可知 x1处与x2处的电场强度方向相同 故c选项错误 正点电荷周围的电势为正 越靠近点电荷电势越高 场强越强 图象切线的斜率越大 图中靠近y轴时图象的斜率越来越小 故d选项错误 答案 b 1 2015 深圳中学期中 关于匀强电场中电势差与场强的关系 正确的说法是 a 在相同距离的两点上 电势差大的其场强也必定大b 任意两点间的电势差等于场强和这两点距离的乘积c 电势减小的方向 必定是场强的方向d 沿电场线的方向任意相同距离上的电势差必定相等 解析 两点间的电势差等于场强和这两点间在电场线方向上距离的乘积 在相同距离的两点上 电势差大的其场强不一定大 a b选项错误 电势降低最快的方向是场强的方向 c选项错误 根据公式u ed可知沿电场线的方向任意相同距离上的电势差必定相等 d选项正确 答案 d 2 如图所示 分别在m n两点固定两个点电荷 q和 q q q 以mn连线的中点o为圆心的圆周上有a b c d四点 下列说法正确的是 a a点场强大于b点场强b c点电势与d点电势相等c ao两点间的电势差与bo两点间的电势差相等d 将某正电荷从c点移到o点 电场力做负功 解析 对比等量同种点电荷电场线的分布情况可知 m处的电荷量大于n处的电荷量 则关于o点对称的a b两点的场强不等 a点的场强大于b点的场强 a选项正确 c d两点关于o点对称 电势相等 b选项正确 ao间电场线比ob间电场线密 ao间场强大于bo间