2013-2014学年高二物理粤教版选修3-1同步课件：第1章 第5节 电场强度与电势差的关系(30

第五节电场强度与电势差的关系电场1．理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U＝Ed，并且能够推导出这个关系式．2．会用关系式U＝Ed进行有关的计算．3．理解电势与场强无直接的关系．1．如图所示匀强电场中，电荷从A点移到B点，则静电力做的功W与UAB的关系为________，从q受的静电力来计算这个功，则F＝______，W＝Fd＝______.结合两种计算方法得出的结果，可得UAB＝______.答案：W＝qUABEqEqdE·d2．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电场方向距离的比值，公式为________；也就是说，电场强度在数值上等于沿电场方向每______距离上降低的电势．3．如图所示，在匀强电场E中有如下关系：UAB＝________＝________2．E＝Ud单位3．E·dE·Lcosθ答案：考点一匀强电场中电势差与电场强度的关系1．电场强度和电势差分别是从力和能的角度描述电场的物理量，它们分别与电荷在电场中受的电场力和电场力对电荷做功相联系；就像力和功有关系一样，场强与电势差也有一定的关系；2．在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积；3．公式：U＝E·d或E＝Ud4．说明(1)公式U＝E·d或E＝中d必须是沿场强方向的距离．如果ab间距L不沿场强方向，计算时，d的取值为L在沿场强方向的投影长度，即为电场中这两点所在的等势面的垂直距离．如图所示：Ud(2)E＝是用于求匀强电场场强的公式．由公式又得出了一个场强的单位：“V/m”，且1V/m＝1N/C.(3)由U＝E·d可得：场强方向是电势降低最快的方向．(4)场强与电势无直接关系，电场中某点的电势的值是相对选取的零电势点而言的，选取的零电势点不同，电势的值不同，零电势可以人为地选取，而场强是否为零则由电场本身决定，电势高低与场强大小无关．Ud关于匀强电场电势差和场强的关系，正确的说法是()A．在相同距离的两点上，电势差小的其场强必定大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：匀强电场的场强可以用E＝来计算，式中的d是电场中两点沿电场线方向的距离．若是沿电场线方向两点的距离相等，那么电势差大的其场强才必定大，选项A错误；由d的意义可知选项B错误；电势减小得最快的方向才是场强方向，选项C错误；在匀强电场中，由U＝Ed可知，选项D正确．答案：DUd练习1．对公式的理解，下列说法正确的是()A．此公式适用于计算任何电场中a、b两点间的电势差B．a点和b点距离越大，则这两点的电势差越大C．公式中的d是指a点和b点之间的距离D．公式中的d是a、b两个等势面间的垂直距离解析：此公式只适用于匀强电场，故A错；a点和b点距离必须是电场中两点沿电场线方向的距离，才会出现距离越大电势差越大的情况，则B错；式中的d是电场中两点沿电场线方向的距离，故C错、D对．答案：DE＝Uabd练习2．如图所示是匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离为2cm，A和P点间距离为1.5cm，则该电场的场强E和P点的电势P分别为()A．500V/m－2.5VB．100033V/m－2.5VC．500V/m2.5VD．100033V/m2.5V解析：根据E＝Ud，可求得E＝100033V/m，φP＝UPB＝－2.5V.答案：B点评：本题是前几节知识的综合应用，用到的概念较多，解题时要把握好各概念的特点及内在联系，如电场力做功与电势差的关系，电势差与电场强度的关系等．透彻理解基础知识是解决综合问题的基础．考点二电场线与等势面的关系1．电场线跟等势面垂直．(沿等势面移动电荷电场力不做功)2．沿着电场线的方向电势减小，逆着电场线的方向电势增加．3．电场线密的区域等势面密．(等势面密的区域场强大)电场线疏的区域等势面疏．(等势面疏的区域场强小)特别注意：电场强度大处电势不一定高，电势差不一定大．如图所示，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θ.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＝－10sinθ(V)B．UOP＝10sinθ(V)C．UOP＝－10cosθ(V)D．UOP＝10cosθ(V)解析：在匀强电场中UOP＝－E·Rsinθ＝－10sinθ(V)．答案：A练习3．AB是电场中的一条电场线，若将一负电荷从A点处自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度vt如图所示，则A、B两点的电势高低和场强的大小关系是()A．φA＞φB，EA＞EBB．φA＞φB，EA＜EBC．φA＜φB，EA＞EBD．φA＜φB，EA＜EB解析：由vt图可知，负电荷的加速度在变小，即电场力变小，由F＝qE，可知E变小，电场线方向由B指向A，故，EA＞EB.答案：CφA＜φB考点三电场强度三个公式的对比区别公式物理含义引入过程适用范围是电场强度大小的定义式F∝q，E与F、q无关，是反映某点电场的性质适用于一切电场是真空中点电荷场强的决定式由和库仑定律导出在真空中，场源电荷Q是点电荷是匀强电场中场强的定义式由F＝qE和W＝qU导出匀强电场E＝FqE＝kQr2E＝UdE＝Fq下列公式中，既适用于点电荷产生的静电场，也适用于匀强电场的有()①场强E＝Fq②场强E＝Ud③场强E＝kQr2④电场力做功W＝UqA．①③B．②③C．②④D．①④解析：详见上表．答案：D1．虽然仅适用于匀强电场，但对于非匀强电场，可以用它来解释等差等势面的疏密与场强大小的关系，如U一定时，E大，则d小，即场强越大，等势面越密．2．在选取物理公式时，首先要注意公式的适用条件，然后判断题目中物理情境是否满足公式的适用条件．3．对于电场强度、电势、电势差、电势能等概念区分不清，不能正确确定它们之间的关系．可运用比较法，从物理量定义、单位、物理意义、大小、矢标性等方面全面比较，另外把电场与重力场比较，加深对电势、电势差概念的理解．明确电势、电势差是电场的能的性质，场强是电场的力的性质，电势能是带电粒子在电场中才具有的，由两个因素决定．E＝Ud非匀强电场中电势差与电场强度的关系如图所示，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，可以判定()A．φaφbφcB．EaEbEcC．φa－φb＝φb－φcD．Ea＝Eb＝Ec解析：电场线是直线的电场，通常有如下图所示几种情况：题中给出的一条电场线，不一定是哪一种，因此B、C、D均不正确．其中在前三个图中可由U＝Ed定性分析．不论是何种情况的电场，沿着电场线方向电势总是降低的，是故A正确．答案：A点评：本题考查了电势、电场强度的定义以及电势差与电场强度的关系，U＝Ed在匀强电场和非匀强电场中的应用，后者只能定性分析，望同学们注意．φaφbφc，练习4．如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为A、B、C，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中不正确的是()A．A＞B＞CB．EC＞EB＞EAC．UAB＜UBCD．UAB＝UBC解析：电势沿电场线方向降低，所以A对；由电场线的疏密程度，可判定B项正确；由等势线的疏密程度可判断C项正确．答案：D祝您