广东省河源市龙川县第一中学高中物理 第一章 电场强度与电势差的关系课件 新人教版选修31.ppt

电场的两大性质 力的性质 能的性质 由电场强度描述 可用电场线形象表示 由电势 电势差描述 可用等势面形象表示 一 探究电场强度与电势的关系 二 探究电场强度与电势差的关系 第五节电场强度与电势差的关系 问题1 电场强度大的地方电势是否一定高 反之又如何呢 a处e大 a处 高 c处e大 c处 低 结论 e大处 不一定高 高处e不一定大 结论 电势与电场强度无必然联系 问题2 电场强度为零的点电势一定为零吗 反之又如何呢 对a点 e 0 0 对b点 0 e 0 结论 e为零处 不一定为零 为零处e不一定为零 一 探究电场强度与电势的关系 二 探究电场强度与电势差的关系 从力的角度 fd qed 从能的角度 qu 由 两式得 u ed 从力的角度 ab flcos qelcos 从能的角度 ab quab 由上两式得 uab elcos ed u ed 表明 在匀强电场中 沿着场强的方向 任意两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积 电场强度与电势差的关系 e u d 表明 在匀强电场中 场强在数值上等于沿场强方向距离为单位长度的两点间的电势差 注意 u ed和e u d的适用条件是 匀强电场 d是沿场强方向的两点间的距离 即为电场中这两点所在的等势面的垂直距离 证明 1v m 1n c 电场强度的方向即为电势降落最快的方向 电场强度的大小反映了电势降落的快慢 定量关系 定性关系 例题 如图 在匀强电场中的m n两点距离为2cm 两点间的电势差为5v m n连线与场强方向成60 角 则此电场的电场强度多大 解 根据 得 区别 公式 公式含义 适用范围 是电场强度的定义式 任意电场 是真空中点电荷电场的场强计算公式 真空中点电荷电场 是匀强电场的场强的计算公式 d为沿场强方向的距离 匀强电场 三 电场强度三个公式的对比 讨论与交流 1 在同一等势面上移动电荷 电场力做功吗 它能说明什么 电场力方向垂直于等势面 即电场线垂直于等势面 2 沿电场线电势如何变化 沿电场线方向是电势降落最快的方向 3 在非匀强电场中 等差等势面之间的距离相等吗 不相等 电场线密 疏 的区域 等势面也密 疏 1 电场线与等势面垂直 四 电场线与等势面的关系 2 沿电场线方向电势降低 3 等势面密处场强大 电场线密 等势面疏处场强小 电场线疏 巩固练习 下列关于等势面的说法 正确的是 a 电荷在等势面上移动时 由于不受电场力作用所以说电场力不做功b 在同一等势面上各点的场强大小相等c 两个不等电势的等势面可能相交d 若相邻两等势面的电势差相等 则等势面的疏密程度能反映场强的大小 d 巩固练习 1 下列说法正确的是 a 由公式u ed得 在电场中两点间电势差等于场强与两点间距离的乘积b 由公式e u d得 在匀强电场中沿电场线方向上两点间距离越大 电场强度就越小c 在匀强电场中 任两点间电势差等于场强和这两点间距离的乘积d 公式u ed只适用匀强电场 d 巩固练习 2 如图 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三点的电势和场强 下列哪个正确 a a b cb ea eb ecc a b b cd ea eb ec 3 在电场强度为600n c的匀强电场中 a b两点相距5cm 若a b两点连线是沿着电场方向时 则a b两点的电势差是 v 若a b两点连线与电场方向成60 时 则a b两点的电势差是 v 若a b两点连线与电场方向垂直时 则a b两点的电势差是 v a 30 15 0 巩固练习 4 如图所示 两块相对的平行金属板 与电池相连接 板接地 在距两板等远的一点 固定一个带正电的点电荷 如果将 板向上平移一小段距离 则 点电荷受到的电场力减小 点电荷受到的电场力增大 点电荷的电势能减小 点电荷的电势能保持不变 巩固练习 5 一个点电荷 从静电场中的a点移到b点 其电势能的变化为零 则 a a b两点的场强一定相等b 该点电荷一定沿等势面移动c 作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的d a b两点的电势一定相等 d 巩固练习 6 图1中实线条是一个电场中的电场线 虚线是一个负试验电荷在这个电场中运动的轨迹 如果电荷是从图中a处运动到b处 则以下判断中正确的是 a 电荷从a到b 运动的加速度变小b 电荷在b处的电势能大c b处的电势高d 电荷在b处的速度小 bd 巩固练习 7 如图1所示 q1和q2为两静止的等量异号电荷 mn是电荷连线的中垂线 一带电粒子在电场力作用下运动到mn上一点p时的速度为v0 方向指向两电荷连线的中点o 经很短的时间 粒子速度为v 则有 a v v0b v v0c v v0d 无法确定 c 巩固练习 8 图中a b c三点都在匀强电场中 已知ac bc abc 60 bc 20cm 把一个电量q 10 5c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 3j 则该匀强电场的场强大小和方向是 a 865v m 垂直ac向左b 865v m 垂直ac向右c 1000v m 垂直ab斜向上d 1000v m 垂直ab斜向下 d 巩固练习 9 如图1所示 地面上方有匀强电场 取场中一点o为圆心在竖直面内作半径r 0 1m的圆 圆平面与电场方向平行 在o点固定电量q 5 10 4c的正点电荷 将质量为m 3g 电量q 2 10 10c的带电小球放在圆周上的a点时 它恰好静止 若让带电小球从a点缓慢移至圆周最高点b时 外力需做多少功 w外 9 10 3j 例题 如图示 a b c d是匀强电场中一正方形的四个顶点 已知a b c三点电势分别为 a 12v b 3v c 3v 由此可知d点电势 d v a b c d 分析 因为b c两点的电势相等 故bc为一等势面 所以a d也在一等势面上 d 12v 变化1 若 c 6v 其它条件不变 则 d v 变化2 若 c 0 其它条件不变 则 d v a12v b3v c 6v d v 因为12 3 3 6 所以b与ac中点处电势相等 即bd在同一等势面上 故为 3v p e a12v b3v c d 0 v p q e 例题 关于匀强电场中的电势差与场强的关系 正确的说法是 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 电势降落的方向必定是场强方向c 活电场线方向任意相同距离的两点间的电势差必相等d 不沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差不可能相等 解析 匀强电场中两点间的电势差等于场强跟沿场强方向两点间距离的乘积 沿场强方向电势降落最快 不沿电场线方向的直线上相等距离上的电势差也是相等的 所以 正确选项为c 例1 一个点电荷 从静电场中的a点移到b点 其电势能的变化为零 则 a a b两点的场强一定相等b 该点电荷一定沿等势面移动c 作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的d a b两点的电势一定相等 d 例2 图中a b c三点都在匀强电场中 已知ac bc abc 60 bc 20cm 把一个电量q 10 5c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 3j 则该匀强电场的场强大小和方向是 a 865v m 垂直ac向左b 865v m 垂直ac向右c 1000v m 垂直ab斜向上d 1000v m 垂直ab斜向下 d 1 对于求电场力做功的两种途径w qu和w qed 下列说法正确的是a w qu只适用于匀强电场 w qed适用于任何电场b w qed只适用于匀强电场 w qu适用于任何电场c 它们都适用于任何电场d 它们都只适用于匀强电场 b 2 关于e u d和u ed关系的理解 正确的是a e和d成反比 u和d成正比b d可以理解为过两个考查点的等势面之间的距离c 这两个关系的定量计算都只适用于匀强电场d e u d的物理意义就是等势面的疏密程度 bcd 3 如图13 8 1所示 两平行板的金属板间始终与电源两极相连 电源电压为8 0v 两板的间距为2cm 而且极板b接地 极板间有c d两点 c距a板0 5cm d距b板0 5cm 则a 两板间的场强为500v mb c d两点的电势相等c c点的电势 c 2 0vd d点的电势 d 2 0v 4 如图13 8 2所示 匀强电场中有三个等势面中 电势分别为 10v 0v 10v a b两点间相距2 5cm a b连线与等势面的夹角为53 则该匀强电场的场强为v m 画出几条电场线表示这一电场 d 103 5 如图所示 在匀强电场中有a b两点 它们间距为2cm 两点的连线与场强方向成60 角 将一个电量为 2 10 5c的电荷由a移到b 其电势能增加了0 1j 则 1 在此过程中 电场力对该电荷做了多少功 2 a b两点的电势差uab为多少 3 匀强电场的场强为多大 6 如图所示 a b c d是匀强电场中一个正方形的四个顶点 已知a b c三点的电势分别为 a 15v b 3v c 3v 试求出d点的电势 d 并绘出匀强电场的电场线 0 1j 5 103v 5 105v m 9v