广东省河源市龙川县第一中学高中物理选修3-1第一章课件 电场强度与电势差的关系

电场的两大性质：①力的性质：②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学科网问题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φ高C处E大，C处φ低结论：E大处φ不一定高，φ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？AB对A点：E=0，φ≠0对B点：φ=0，E≠0结论：E为零处φ不一定为零，φ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如图,沿场强方向把正电荷q由A点移动到B点，设A、B两点间的距离为d，电势差为U，场强为E。则电场力所做的功：EdAB从力的角度：Ｗ=Fd=qEd①从能的角度：Ｗ=qU②由①②两式得:U=Ed如图,把正电荷q由A点移动到B点，A、B两点连线与场强方向成α角。设A、B两点间的距离为L，电势差为U，场强为E。则电场力所做的功：EABLαBˊd从力的角度：ＷAB=FLcosα=qELcosα从能的角度：ＷAB=qUAB由上两式得：UAB=ELcosα=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:EdU“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：①匀强电场②d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。dUE或证明: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：学科网例题：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？.N′60°EM..N解：根据，得：dUE060cosMNUE2110252）（mV/500区别公式公式含义适用范围E=FqE=kQr2E=Ud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。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D1、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D2、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φa、φb、φc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.φa＞φb＞φcB.Ea＞Eb＞EcC.φa－φb=φb－φcD.Ea=Eb=Ec●●●abcE3、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。A301504、如图所示，两块相对的平行金属板Ｍ、Ｎ与电池相连接，Ｎ板接地，在距两板等远的一点Ｐ固定一个带正电的点电荷，如果将Ｍ板向上平移一小段距离，则（）Ａ、点电荷受到的电场力减小Ｂ、点电荷受到的电场力增大Ｃ、点电荷的电势能减小Ｄ、点电荷的电势能保持不变ＭＮ.ＰＡＣ5、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D6、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BD7、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C8、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D9、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ΦA=12V,φB=3v,Φc=3v.由此可知D点电势ΦD=______V.ABCD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，ΦD=12V变化1.若Φc=-6v,其它条件不变，则ΦD=____V.变化2.若Φc=0,其它条件不变，则ΦD=____V.A12VB3VC-6VD?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3VPEA12VB3VCD0?VPQE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D1、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B2、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BCD3、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φC=2.0VD．D点的电势φD=2.0V4、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。D1035、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φA=15V，φB=3V，φC=−3V，试求出D点的电势φD，并绘出匀强电场的电场线。－0.1J；5×103V；5×105V/m9V[练习1]以下说法正确的是：A、匀强电场中各处的场强相等，电势也相等；B、场强为零的区域中，电势处处相同；C、沿电场线方向电场强度一定越来越小；D、电势降低的方向就是电场线的方向。最快√错错正确答案:B练习２：图中实线表示电场线，虚线表示等势面，过a.b两点的等势面的电势分别为40V、20V，那么ab连线的中点的电势值为（）A等于30VB大于30VC小于30VD无法确定提示:注意是否匀强电场c