高中物理 第一章 第6節(jié) 《電勢差與電場強度的關系》課件 新人教版選修3-1

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歡迎進入物理課堂 名師課堂 一點通 第一章靜電場 新知預習 巧設計 要點一 要點二 第6節(jié)電勢差與電場強度的關系 創(chuàng)新演練 大沖關 隨堂檢測歸納小結 課下作業(yè)綜合提升 要點三 1 理解勻強電場中電勢差跟電場強度的關系UAB Ed 2 知道電場強度的另一單位 伏特每米 的物理意義 讀教材 填要點 1 勻強電場中UAB和E的關系 1 從力的角度計算 如圖1 6 1所示 在場強為E的勻強電場中沿電場方向把電荷量為q的正電荷從A點移到B點 A B間距離為d 靜電力做功WAB 圖1 6 1 qEd 2 從能的角度計算 如果A B兩點間電勢差為UAB 靜電力做功WAB 由 1 2 知勻強電場中電勢差和電場強度的關系為UAB 或E 2 適用情況電場 3 d的意義d為沿方向兩點間的距離 qUAB Ed UAB d 勻強 電場 4 物理意義 1 UAB Ed表示勻強電場中兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點的乘積 2 E U d表示在勻強電場中 電場強度的大小等于兩點間的與兩點沿電場方向的距離的比值 或者說電場強度在數(shù)值上等于沿電場方向上降低的電勢 沿電場方向的距離 電勢差 每單位距離 試身手 夯基礎 1 下列關于勻強電場中的電場強度和電勢差的關系 說法正確的是 A 任意兩點間的電勢差 等于電場強度和這兩點間距離的乘積B 沿電場線方向 任何相同距離上電勢降落必相等C 電勢減小的方向必是電場強度方向D 在相同距離的兩點上 電勢差大的 其電場強度也大 解析 公式UAB Ed中的 d 是沿電場強度的方向兩點間的距離 A錯誤 沿電場線方向上 相等的距離上電勢降落相等 B正確 同在勻強電場中 沿不同的方向電勢均可減小 但沿電場強度方向電勢降低最快 故C D均錯誤 答案 B 2 如圖1 6 2所示 在E 500V m的勻強電場中 a b兩點相距d 2cm 它們的連線跟場強方向的夾角是60 則Uab等于 圖1 6 2 答案 5V 圖1 6 3 3 如圖1 6 3所示 在勻強電場中有一個邊長為cm的正方形ABCD 已知A B C三點的電勢分別為 A 6V B 3V C 0V 求 電場強度E的大小是多少 答案 300V m 1 電場強度描述的是電場力的性質 電勢差描述的是電場能的性質 E和U描述電場的角度雖不同 但作為反映同一電場的兩個物理量 必然存在一定的關系 2 公式中的 d 指電場中兩點沿電場方向的距離 如果電場中兩點不沿場強方向 d的取值應為兩點連線在場強方向的投影 或為兩點所在等勢面間的垂直距離 3 電場強度與電勢差的關系式也可寫作E UAB d 它的意義是 電場強度在數(shù)值上等于沿電場方向每單位距離上降低的電勢 4 在非勻強電場中 E和U也有一定的關系 但不像在勻強電場中的關系式那么簡單 雖然公式UAB Ed只適用于勻強電場的定量計算 但對一些非勻強電場的問題 也可以運用公式進行定性的判斷 名師點睛 應用U Ed的條件是勻強電場 且只能計算出兩點間電勢差的大小 不能說明兩點電勢的高低 即某點電勢的高低與場強大小沒有關系 電勢的高低可根據(jù)電場的方向判斷 1 如圖1 6 4所示 實線為電場線 虛線為等勢面 且AB BC 電場中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 則下列關系式中不正確的是 圖1 6 4 A A B CB EC EB EAC UAB UBCD UAB UBC 思路點撥 解答本題時應注意 非勻強電場中距離相等的等勢面間的電勢差不相等 解析 由圖中電場線形狀可以看出 從A到C電場線越來越密 因此場強越來越大 即EC EB EA 沿著電場線的方向電勢越來越低 因此 A B C 由于AB BC U Ed且B C間平均場強較大 因此UAB UBC 答案 D 一般情況下 電場線分布圖中畫出的等勢面是等差等勢面 在勻強電場中 因為電場強度處處相等 所以等差等勢面間也是等間距的 但在非勻強電場中 由于電場強度的變化 所以等差等勢面間的間距不相等 名師點睛 1 在選取物理公式時 首先要注意公式的適用條件 然后判斷題目中物理情境是否滿足公式的適用條件 2 據(jù)U Ed可以得出結論 電勢差與沿電場線方向的距離d成正比 但不能據(jù)E 得出場強與距離d成反比 圖1 6 5 2 如圖1 6 5所示 在勻強電場中 電荷量q 5 0 10 10C的正電荷 由a點移到b點和由a點移到c點 電場力做功都是3 0 10 8J 已知a b c三點的連線組成直角三角形 ab 20cm a 37 c 90 求 1 a b兩點的電勢差Uab 2 勻強電場的場強大小和方向 答案 1 Uab 60V 2 E 375V m方向與bc邊垂直且由a指向c 場中兩點間的電勢差即這兩點的電勢之差 可能為正值也可能為負值 但電場強度不取負值 所以用電勢差計算場強時 電勢差應取絕對值計算 1 在勻強電場中 沿任意一個方向上 電勢下降都是均勻的 故在同一直線上相同間距的兩點間電勢差相等 如果把某兩點間的距離等分為n段 則每段兩端點的電勢差等于原電勢差的1 n倍 像這樣采用等分間距求電勢問題的方法 叫做等分法 2 在已知電場中幾點的電勢時 如果要求其他點的電勢時 一般采用 等分法 在電場中找與待求點電勢相同的等勢點 等分法也常用在畫電場線的問題 3 在勻強電場中 相互平行且相等的線段兩端點電勢差相等 用這一點可求解電勢 3 如圖1 6 6所示的方框中為一勻強電場 A B C三點為電場中的三點 電勢分別為 A 24V B 12V C 24V 試用作圖法作出該電場的電場線 圖1 6 6 思路點撥 電場線等距離且平行 不沿電場線的其他任意直線上電勢均勻分布 解析 在圖示的勻強電場中 沿AB方向和AC方向電勢都是均勻降低的 因 A 24V C 24V 則AC連線的中點O的電勢必為零 而AO的中心點O 的電勢一定等于12V 即O 和B在同一等勢面上 連接BO 即為該勻強電場中的一條等勢線 根據(jù)電場線與等勢面垂直可畫出電場的電場線 如圖所示 作圖步驟如下 1 連接AC 并作出AC的中點O 2 再作出AO的中點O 3 連接O B 4 過A點作直線O B的垂線AD 電場E的方向由A D 答案 見解析 1 在勻強電場中任意一條直線上的電勢都是均勻分布的 2 勻強電場中任意兩條平行等長線段兩端點的電勢差相等 1 對應要點一 如圖1 6 7所示 實線表示電場線 虛線表示等勢線 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應為 A c 35VB c 35VC c 35VD 無法判斷 圖1 6 7 答案 B 圖1 6 8 答案 D 3 對應要點二 如圖1 6 9所示是勻強電場中的一組等勢面 若A B C D相鄰兩點間距離為2cm A和P點間距離為1 5cm 則該電場的場強E和P點的電勢 P分別為 圖1 6 9 答案 B 圖1 6 10 4 對應要點三 a b c d是勻強電場中的四個點 它們正好是一個矩形的四個頂點 電場線與矩形所在平面平行 已知a點的電勢為20V b點的電勢為24V d點的電勢為4V 如圖1 6 10所示 由此可知c點的電勢為 A 4VB 8VC 12VD 24V解析 因為ab cd 故 a b d c 解得 c 8V 答案 B 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全