2019-2020学年高中物理 第1章 静电场 第6节 电势差与电场强度的关系课件 新人教版物理选修

6电势差与电场强度的关系课前·自主学习同学们，前几节我们学习了电势差的有关规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1．(2018·承德名校月考)关于电势差的说法中，正确的是()A．两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功B．1C正电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了1J的功，这两点间的电势差就是1VC．在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关D．两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电量成反比【答案】B【解析】根据电势差定义公式UAB＝WABq知，两点间的电势差等于单位正电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功，故A错误，B正确．根据WAB＝qUAB得知在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差有关，故C错误．两点间的电势差是由电场本身决定的，与检验电荷无关，故D错误．2．图中的平行直线表示一簇垂直于纸面的等势面．一个电荷量为－5.0×10－8C的点电荷，沿图中曲线从A点移到B点，电场力做的功为()A．－5.0×10－7JB．5.0×10－7JC．－3.5×10－6JD．3.5×10－6J【答案】B【解析】电场力做功与路径无关，WAB＝qUAB＝－5.0×10－8C×(－10V)＝5.0×10－7J，B正确．2．物理意义：匀强电场中两点间的电势差等于________与这两点沿________方向的距离的乘积．3．适用条件：________电场．一、匀强电场中电势差与电场强度的关系1．关系式：UAB＝_____或E＝UABd(注：公式中“d”是两点沿电场方向的距离)．Ed电场强度电场匀强2．E的另一表述：电场强度在数值上等于沿__________每单位距离上降低的电势．3．电场强度的单位：________或________．二、公式E＝UABd的意义1．意义：在匀强电场中，电场强度等于两点________与两点沿________方向距离的比值．电势差电场电场方向N/CV/m登上一座山，往往不是一条道，有弯弯曲曲的盘山公路，也有陡峭的小道，小道虽然陡，但是单位行程上升的高度要大得多．与此类似，在电场中，沿电场线方向电势降低，但也不是仅沿电场线方向电势才降低，那么沿电场线方向与沿其他方向相比，电势降低有什么不同？它是不是“陡峭的小道”呢？【答案】单位长度上沿电场线电势降低最大．它是“陡峭的小道”.课堂·优化整合对关系式UAB＝Ed和E＝UABd的理解1．关系式表明了电场强度与电势差的关系(1)大小关系：由E＝Ud可知，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势．(2)方向关系：电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向．(3)物理意义：电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间位置变化的快慢．2．UAB＝Ed的两个推论(1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势下降都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等．如果把某两点间的距离平均分为n段，则每段两端点间的电势差等于原电势差的1n.(2)在匀强电场中，沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等．3．在非匀强电场中，公式E＝Ud可用来定性分析如图所示，若ab＝bc，由于电场线密处场强较大，即ab段的平均场强小于bc段的平均场强，故可以判断UabUbc.如图所示，在匀强电场中，电荷量q＝5.0×10－10C的正电荷，由a点移到b点和由a点移到c点电场力做功都是3.0×10－8J，已知a、b、c三点的连线组成直角三角形，ab＝20cm，∠a＝37°，∠c＝90°，求：(1)a、b两点的电势差Uab；(2)匀强电场的场强大小和方向．例1解析：(1)因为正电荷q从a到b和从a到c电场力做功相等，所以由W＝qU可得Uab＝Uac，b、c两点在同一等势面上，根据电场线与等势面垂直，得到场强方向与ac平行，垂直指向bc.Uab＝Wabq＝3.0×10－85.0×10－10V＝60V.(2)由U＝Ed可得E＝Ud＝Uabac＝600.2×cos37°V/m＝375V/m，场强方向平行于ac，垂直指向bc边向右．答案：(1)Uab＝60V(2)E＝375V/m方向与bc边垂直且由a指向c1．(2017·邹平校级期中)关于UAB＝WABq和WAB＝qUAB的理解，正确的是()A．电场中的A、B两点的电势差和两点间移动电荷的电量q成反比B．在电场中A、B两点间沿不同路径移动相同电荷，路径长时WAB较大C．UAB与q、WAB无关，甚至与是否移动电荷都没有关系D．WAB与q、UAB无关，与电荷移动的路径无关【答案】C【解析】电势差公式UAB＝WABq是比值定义法，电场中的A、B两点间的电势差和两点间移动电荷的电量q和电场力做功均无关，故A错误；根据公式WAB＝qUAB，在电场中A、B两点移动不同的电荷，电场力的功WAB和电量q成正比，与路径无关，故B错误；电势差公式UAB＝WABq是根据比值法定义的，UAB与q、WAB无关，甚至与是否移动电荷都没有关系，故C正确；电场力做功与路径无关，电场力的功WAB和电量q成正比，即WAB与q成正比，但与电荷移动的路径无关，故D错误．故选C.1．电势差与电场强度对电场强度的进一步理解物理量电势差UAB电场强度E物理意义表示电场做功的性质表示电场力的性质定义式大小数值上等于单位正电荷从一点移到另一点时，电场力所做的功数值上等于单位正电荷受到的力UAB＝WqE＝Fq物理量电势差UAB电场强度E方向标量、无方向矢量，规定正电荷在该点所受电场力的方向为正方向联系(1)沿场强的方向是电势降落最快的方向，但电势降落的方向不一定是场强的方向(2)场强的大小等于沿匀强电场方向每单位长度上降落的电势，即E＝UABd2．关于电场E的三个表达式(2016·福建师大附中期中)如图所示，在匀强电场中取一点O，过O点作射线OA＝OB＝OC＝20cm，∠AOB＝∠BOC，已知O、A、B、C各点的电势分别为0、7V、8V、7V，则匀强电场的电场强度的大小和方向是()A．35V/m，沿OA方向B．35V/m，沿OC方向C．40V/m，沿OB方向D．40V/m，沿BO方向例2答案：D解析：因φA＝φC＝7V，且∠AOB＝∠BOC，AC为等势面，BO方向为电场方向，E＝UOBdOB＝8V0.2m＝40V/m，D正确．2．(多选)静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷()A．在x2和x4处电势能相等B．由x1运动到x3的过程中电势能增大C．由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大D．由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小【答案】BD【解析】正点电荷从x1到x4受向左的电场力做负功，电势能增加，A错误，B正确；电场强度先增大后减小，所以电场力也是先增大后减小，C错误，D正确．