江苏省淮安市涟水中学高中物理 1.6 电势差与电场强度的关系课件 新人教版选修31.ppt

6 电势差与电场强度的关系 这就是匀强电场中的电势差与电场强度的关系 其中d为移动电荷的始末位置沿电场线方向的距离 即匀强电场中两等势面间的距离 2 方向关系 场强的方向就是电势降低最快的方向 由于电场线跟等势面垂直 只有沿电场线方向 单位长度上的电势差才最大 也就是说电势降落最快的方向为电场强度的方向 但电势降落的方向不一定是电场强度方向 二 从电势差的角度理解电场强度1 由公式uab ed得e 2 公式适用于电场强度的计算 3 在匀强电场中 电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿方向距离的比值 4 电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的 匀强电场 电场强度 电势 2 公式中的d可理解为匀强电场中两点所在等势面之间的距离 从图的分析可知 在匀强电场中 沿任意方向上以及与之平行的方向上 相等的长度上 电势降落相等 例如在下图中mn方向上 相等长度电势降落相等 a b c d是匀强电场中的四个点 它们正好是一个矩形的四个顶点 电场线与矩形所在平面平行 已知a点的电势为20v b点的电势为24v d点的电势为4v 如右图所示 由此可知c点的电势为 a 4vb 8vc 12vd 24v解析 由匀强电场特点知 在匀强电场中 由于u ed 所以任意一簇平行线上等距离的两点的电势差相等 因此uab udc c点电势为8v b正确 答案 b 2 电场强度与电势差的比较 下列关于匀强电场中场强和电势差的关系 正确的说法是 a 在相同距离上的两点 电势差大的其场强也必定大b 场强在数值上等于每单位距离上的电势降落c 沿着电场线方向 任何相同距离上的电势降落必定相同d 电势降落的方向必定是场强方向 答案 c 答案 bc 1 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 如果遇到地面有漏电 应该如何避免 跨步电压 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 即用跳跃的方式逃离 就可以避免 跨步电压 2 电场强度与电势的关系如何 提示 1 电势降低最快的方向为电场强度的方向 但电势降低的方向不一定是电场强度的方向 如图所示 b c d三点处在同一等势面上 沿a b a c a d都是电势降低的方向 其中沿a c电势降得最快 2 电场强度的大小和电势的高低并无直接关系 如下图所示的三个情景 ea eb a bea eb a bea eb a b 教材资料分析 思考与讨论 上面讨论中a b两点位于同一条电场线上 如果它们不在同一条电场线上 如课本图1 6 2所示 还能得出以上结论吗 试试看 点拨 如右图所示 a b两点不在同一条电场线上 如图 设ab与电场线夹角为 由电场力做功与电势差的关系得w quab 由功的定义 w flcos qelcos 由 得 uab elcos ed 其中d为l沿电场线方向的投影 所以当a b不在同一条电场线上时 uab ed仍然成立 只不过d应为ab距离沿电场线方向的投影 思考与讨论 由 2 式可以得到电场强度的另一个单位 伏 特 每米 v m 这个单位与前面学过的单位牛 顿 每库 仑 n c 相同 请证明这一点 点拨 v m与n c是相同的单位 因为 1v m 1j c m 1nm cm 1n c 答案 d 反思总结 应用u ed求两点间的电势差 一定要正确理解 d 是两点间沿电场方向的距离 而求某点的电势 我们是通过求这点与电势零点的电势差实现的 由u ed计算其数值 电势的正负由该点与电势零点的电势高低比较而定 跟踪发散 1 1 平行的带电金属板a b间是匀强电场 如右图所示 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 2 p1 p2两点间沿场强方向的距离 d 4cm所以up1p2 ed 1 2 103 4 10 2v 48v 3 b板接地 即选b板电势为零 电场中某点的电势就等于这点与b板的电势差 即 p1 ed1 1 2 103 4 5 10 2v 54v p2 ed2 1 2 103 0 5 10 2v 6v 答案 1 1 2 103v m 2 48v 3 54v6v 如右图所示 a b c是一条电场线上的三个点 电场线的方向由a到c a b间的距离等于b c间的距离 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 可以判断 a a b cb ea eb ecc a b b cd ea eb ec 解析 电场线是直线的电场通常有如下图所示的三种情况 不论是何种情况的电场 沿着电场线方向电势总是降低的 即 a b c 故a正确 由于只给出了一条电场线 不能确定是哪一种 因此b c d均错误 答案 a 反思总结 场强大小和电势高低并无直接关系 不具体到某一电场 我们无法做出详细判断 跟踪发散 2 1 空间某一静电场的电势 在x轴上分布如右图所示 x轴上两点b c的电场强度在x方向上的分量分别是ebx ecx 下列说法中正确的有 a ebx的大小大于ecx的大小b ebx的方向沿x轴正方向c 电荷在o点受到的电场力在x方向上的分量最大d 负电荷沿x轴从b移到c的过程中 电场力先做正功 后做负功 解析 逐项分析如下 答案 ad 如右图所示的电场 等势面是一簇互相平行的竖直平面 间距均为d 各面电势已在图中标出 现有一质量为m的带电小球以速度v0与水平方向成45 角斜向上射入电场 要使小球做直线运动 求 1 小球应带何种电荷 电荷量是多少 2 在入射方向上小球最大位移量是多少 电场足够大 解析 1 作电场线如图甲所示 由题意 只有当f与v0在一条直线上时才可能使小球做直线运动 只有小球受到向左的电场力 电场力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上 如图乙所示 所以小球带正电 小球沿v0方向做匀减速运动 由 反思总结 物体做直线运动的条件是合力为零或合力与速度方向在同一直线上 从而确定电场力的大小和方向 可与牛顿第二定律 动能定理 功能关系相结合 解题思路和步骤与力学中完全相同 跟踪发散 3 1 2011 德州高二检测 如右图所示 两块不带电的竖直平行金属板相距为d 一个重为g的带电小球在重力作用下在两板间竖直下落 此时小球的运动轨迹是ab 当两板间加上电压u时 小球受力方向变成沿bc方向 则此小球所带的电荷量应是 答案 c 1 关于匀强电场中的场强和电势差的关系 下列说法正确的是 a 任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积b 沿电场线方向 任何相同距离上电势降落必定相等c 电势降低的方向必是场强方向d 在相同距离的两点上 电势差大的其场强也大 答案 b 2 2010 安徽理综 如右图所示 在xoy平面内有一个以o为圆心 半径r 0 1m的圆 p为圆周上的一点 o p两点连线与x轴正方向的夹角为 若空间存在沿y轴负方向的匀强电场 场强大小e 100v m 则o p两点的电势差可表示为 a uop 10sin v b uop 10sin v c uop 10cos v d uop 10cos v 解析 在匀强电场中 uop e rsin 10sin v 故a对 答案 a 3 如图所示为匀强电场中的一簇等势面 若a b c d相邻两点间的距离都是2cm 则该电场的场强为 到a点距离为1 5cm的p点的电势为 该电场的场强方向为 4 2011 兖州高二检测 如右图所示 在匀强电场中有a b两点 间距为2cm 两点的连线与场强方向成60 角 将一个带电量为 2 10 5c的电荷由a移到b 其电势能增加了0