《2018-2019高中物理 第一章 靜電場 1.6 電勢差與電場強度的關(guān)系課件 新人教版選修3-1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第一章 靜電場 1.6 電勢差與電場強度的關(guān)系課件 新人教版選修3-1.ppt（61頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、6電勢差與電場強度的關(guān)系,一、勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系1.關(guān)系式：UAB=___或E=____。2.物理意義：勻強電場中兩點間的電勢差等于__________與這兩點_________________的乘積。3.適用條件：_____電場。,Ed,電場,強度,沿電場方向的距離,勻強,二、公式E=的意義1.意義：在勻強電場中，電場強度的大小等于兩點間的_______與這兩點_________________的比值。2.電場強度的另一種表述：電場強度在數(shù)值上等于沿_________方向每單位距離上降低的_____。,電勢差,沿電場方向的距離,勻強電場,電勢,3.電場強度的另一個單位：由E=可
2、導(dǎo)出電場強度的另一個單位，即_________，符號為____。1____=1N/C。,伏特每米,V/m,V/m,【思考辨析】(1)公式UAB=Ed中的d為電場中兩點間的距離。()(2)場強公式E=和E=適用范圍不同。()(3)電場強度E與電勢差UAB成正比，與兩點沿電場方向的距離d成反比。(),(4)電場強度的兩個單位N/C與V/m是相同的。()(5)沿電場線方向電勢降低最快。(),提示：(1)。公式UAB=Ed中的d為電場中兩點沿電場方向的距離。(2)√。場強公式E=適用于勻強電場，E=適用于各種電場。(3)。電場強度由電場本身決定，不隨UAB、d的變化而變化。(4)√。1V/m=1J/(
3、Cm)=1Nm/(Cm)=1N/C。(5)√。沿電場線方向電勢降低最快。,【生活鏈接】在安全用電常識中，有一個涉及“跨步電壓”現(xiàn)象的問題。你知道什么是“跨步電壓”嗎？提示：地下電纜漏電、高壓電線斷裂后觸地等情況，都會在地面上形成以漏電處為圓心的輻射狀電場，沿電場方向任意兩點之間就會有電勢差。若有人處在其中，在人沿遠離漏電處跨步逃離的情況下，兩腳間就,有一電壓，即跨步電壓，人就會觸電。人若不動就不會觸電，若要逃離的話，就要采用袋鼠式走動的方式，即跳躍的方式逃離，就可以避免“跨步觸電”。,知識點一電勢差與電場強度的關(guān)系探究導(dǎo)入：如圖是初中地理中的等高線圖(圖中數(shù)字的單位是m)，請同學(xué)們結(jié)合上圖探究
4、以下幾個問題：,,(1)小山坡的左邊a和右邊b哪一邊的地勢更陡些？(2)如果把一個球從山坡左、右兩邊滾下(不考慮摩擦)，哪邊的加速度更大？,,(3)現(xiàn)在把圖看成是描述電勢高低的等勢線，圖中數(shù)字的單位是V，a和b哪一邊電勢降落得快？哪一邊的電場強度大？,,提示：(1)右邊等高線較密，故右邊的地勢比左邊的更陡。(2)一個球從山坡左、右兩邊滾下，右邊沿著坡面的加速度更大。(3)若把圖看成是等勢線，則右邊的電勢降落得快，右邊的電場強度也較大。,,【歸納總結(jié)】電勢差與電場強度的對比：,,【易錯提醒】(1)公式U=Ed和E=U/d適用于勻強電場，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
5、理情境是否滿足公式的適用條件。(2)電場中電場強度的方向就是電勢降低最快的方向。(3)d為沿電場線方向的距離。(4)據(jù)U=Ed可以得出結(jié)論：勻強電場中電勢差與d成正比，但不能由E=而說E與d成反比。,,【典題通關(guān)】【典例】平行的帶電金屬板A、B間是勻強電場，如圖所示，兩板間距離是5cm，兩板間的電壓是60V。試問：(1)兩板間的電場強度是多大？,(2)電場中有P1和P2兩點，P1點離A板0.5cm，P2點離B板也是0.5cm，P1和P2兩點間的電勢差為多大？(3)若B板接地，P1和P2兩點的電勢各是多少伏？,【正確解答】(1)根據(jù)公式E=代入數(shù)據(jù)=1200V/m。(2)P1P2沿電場方向的距離
6、為d12=5cm-(0.5+0.5)cm=4cm根據(jù)公式U12=Ed12=1200410-2V=48V。,(3)由公式φ1-φB=Ed1B=12004.510-2V=54V，得：φ1=54V。同理φ2-φB=Ed2B=12000.510-2V=6V，得φ2=6V。答案：(1)1200V/m(2)48V(3)54V6V,【規(guī)律方法】U=Ed的理解應(yīng)用(1)公式U=Ed中d是沿電場線方向的兩點間距離。(2)求解電勢差可以用UAB=φA-φB或者UAB=，也可以用U=Ed。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.關(guān)于勻強電場中電場強度和電勢差的關(guān)系，正確的是()A.電場強度越大，則任意兩點間的電勢差也越大B.任意兩點間的
7、電勢差等于電場強度和這兩點間距離的乘積,,C.沿著電場線方向，任何相同距離上的電勢降低必定相等D.電勢降低的方向必定是電場強度的方向,,【解析】選C。在勻強電場中由U=Ed可知兩點間的電勢差不僅與電場強度有關(guān)，還與兩點間沿電場線方向的距離有關(guān)，故A選項錯誤；在勻強電場中任意兩點間的電勢差等于電場強度和這兩點間沿電場線方向的距離的乘積，故B選項錯誤，C選項正確；沿電場線方向是電勢降落最快的方向，故D選項錯誤。,,【補償訓(xùn)練】(多選)如圖所示，A、B、C是一條電場線上的三個點，電場線的方向由A到C，且AB=BC，用φA、φB、φC和EA、EB、EC分別表示A、B、C三點的電勢和電場強度，可以判定(
8、),,A.φA>φB>φCB.EA=EB=ECC.φA-φB=φB-φCD.EA、EB、EC的大小無法判斷,,【解析】選A、D。不一定是勻強電場，電場線的分布無法判斷，則B錯，D正確；雖然AB=BC，但不一定是勻強電場，U=Ed不一定成立，C錯；由電場線的方向是電勢降低的方向，知A正確。,2.如圖所示，勻強電場中有a、b、c三點，a、b相距5cm，b、c相距12cm，其中ab沿電場方向，bc和電場方向成60角，一個電荷量為q=410-8C的正電荷從a移到b，電場力做功為W1=1.210-7J，求：,(1)勻強電場的場強E。(2)電荷從b移到c，電場力做的功W2。(3)a、c兩點的電勢差Uac。
9、,【解析】(1)設(shè)a、b間距為d1，則有：W1=qEd1，解得：E==60V/m。(2)設(shè)b、c兩點沿場強方向的距離為d2，則有：W2=qEd2=qElbccos60=1.4410-7J。(3)電荷從a移到c電場力做功為：W=W1+W2=qUac所以：Uac==6.6V。答案：(1)60V/m(2)1.4410-7J(3)6.6V,【補償訓(xùn)練】1.(多選)如圖所示的同心圓是電場中的一組等勢線，一個電子只在電場力作用下沿著直線由A向C運動時的速度越來越小，B為線段AC的中點，則有(),A.電子沿AC運動時受到的電場力越來越小B.電子沿AC運動時它具有的電勢能越來越大C.電勢φA>φB>φCD.電
10、勢差UAB=UBC【解析】選B、C。由A到C，電子的速度越來越小，可知其動能越來越小，電勢能越來越大，電場力對其做負功，則電子應(yīng)順著電場線運動，即電場線方向由A到,C，由此可知這是負電荷形成的電場，因此越靠近負電荷，電場線越密，電場強度也就越大，電子所受電場力也就越大，所以A不對，B對。因為沿電場線方向電勢逐漸降低，所以C對。因為此電場不是勻強電場，沿電場線方向電勢不是均勻降落，故UAB≠UBC，所以D錯。故選B、C。,2.如圖所示，在勻強電場中，電荷量q=5.010-10C的正電荷分別在平行于電場方向的平面內(nèi)由a點運動到b點和由a點運動到c點，電場力做的功都為3.010-8J。已知△abc中
11、，∠a=37，∠c=90，ab=20cm，則a、b兩點間的電勢差Uab=__________，勻強電場的場強E的大小是__________，方向為__________。,【解析】由Wab=qUab得Uab=60V。電荷由a點到b點和c點，電場力做功相同，則b、c在同一等勢面上，ac為電場線方向，故=375V/m，方向為從a向c。答案：60V375V/m從a向c,,知識點二對公式U=Ed或E=U/d的理解和應(yīng)用探究導(dǎo)入：如圖所示，帶電量為q的正電荷在勻強電場中由A運動到B，若AB距離為L，L沿電場線方向的投影距離為d，電場強度大小為E，則：,,(1)電場力做功與電勢能變化有何關(guān)系？電勢能與電勢有
12、何關(guān)系？電勢差與電勢有何關(guān)系？(2)你能根據(jù)(1)推導(dǎo)出電勢差與電場強度的關(guān)系嗎？,,提示：(1)電場力做功與電勢能變化關(guān)系：WAB=EpA-EpB，電勢能與電勢的關(guān)系：Ep=qφ，電勢差與電勢的關(guān)系：UAB=φA-φB。(2)WAB=Fx=EqLcosα=Eqd；又WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=qUAB，得：UAB=Ed。,,【歸納總結(jié)】1.U=Ed的兩個推論：(1)在勻強電場中，沿任意一個方向，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分為n段，則每段兩端點的電勢差等于原電勢差的。,,(2)在勻強電場中，相互平行且相等的線段兩端點的電勢差相
13、等。2.非勻強電場中場強的分析：(1)在非勻強電場中，公式E=可用來定性分析問題，由E=可以得出結(jié)論：在等差等勢面中等勢面越密的地方場強就越大，如圖甲所示。,(2)如圖乙所示，a、b、c為某條電場線上的三個點，且距離ab=bc，由于不知電場的性質(zhì)，所以電勢差Uab與Ubc的大小不能確定。,,【典題通關(guān)】【典例】(多選)如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且AB=BC，電場中的A、B、C三點的電場強度分別為EA、EB、EC，電勢分別為φA、φB、φC，AB、BC間的電勢差分別為UAB、UBC，則下列關(guān)系中正確的有(),A.φA>φB>φCB.EC>EB>EAC.UABUAB，選項C對，D錯；由
14、電場線的方向是電勢降低的方向得選項A正確。,【誤區(qū)警示】非勻強電場電勢差的比較(1)電場線的疏密及等勢面的疏密程度都可以表示電場的強弱，電場線(等勢面)越密的地方，電場強度越大；電場線(等勢面)越疏的地方，電場強度越小。(2)對于U=Ed在非勻強電場中也可定性分析，沿電場線方向相同距離的兩點間，場強越大的地方電勢差越大。,【過關(guān)訓(xùn)練】1.如圖，直線上有O、a、b、c四點，a、b間的距離與b、c間的距離相等。在O點處有固定點電荷。已知b點電勢高于c點電勢。若一帶負電荷的粒子僅在靜電力作用下先從c點運動到b點，再從b點運動到a點，則(),A.兩過程中靜電力做的功相等B.前一過程中靜電力做的功大于后
15、一過程中靜電力做的功C.前一過程中，粒子電勢能不斷減少D.后一過程中，粒子動能不斷減少,【解析】選C。由題意知O點點電荷帶正電，其周圍部分電場線分布如題圖所示，負電荷由c到b再到a的過程中，電場強度不斷變大，又bc=ab，故Wab>Wbc，故A、B項均錯誤；負電荷由c→b→a過程中，靜電力做正功，電勢能不斷減少，動能不斷增加，故C項正確，D項錯誤。,2.圖中A、B、C三點都在勻強電場中，已知AC⊥BC，∠ABC=60，BC=20cm。把一個電荷量q=10-5C的正電荷從A移到B，電場力做功為零；從B移到C，電場力做功為-1.7310-3J，則該勻強電場的場強大小和方向是(),A.865V/m，
16、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,,【解析】選D。把電荷q從A移到B靜電力不做功，說明A、B兩點在同一等勢面上。因該電場為勻強電場，等勢面應(yīng)為平面，故圖中直線AB即為等勢線，場強方向應(yīng)垂直于等勢面，可見，選項A、B不正確；B點電勢比C點低173V，因電場線指向電勢降低的方向，所以場強方向必垂直于AB斜向下，場強大小代入數(shù)據(jù)得E=1000V/m。,,【補償訓(xùn)練】1.如圖所示的實線為電場線，虛線為等勢線，a、b兩點的電勢分別為φa=-50V，φb=-20V，則a、b連線的中點c的電勢φc應(yīng)為(),,A.φc=-35VB.
17、φc>-35VC.φc<-35VD.條件不足，無法判斷φc的范圍,,【解析】選B。由圖可知，這是一個非勻強電場，且Eb-35V，因而選項B正確。,,2.如圖所示為一組未知方向的勻強電場的電場線，將帶電荷量為q=-1.010-6C的點電荷由A點沿水平線移至B點，靜電力做了-210-6J的功，已知A、B間的距離為2cm。,,(1)試求A、B兩點間的電勢差UAB。(2)若A點的電勢為φA=1V，試求B點的電勢φB。(3)試求電場強度的大小E并判斷其方向。,,【解析】(1)由題意可知，靜電力做負功，有：WAB=-210-6J，根據(jù)UAB=得：UAB=2V(2)由UAB=φA-φB，可得φB=φA-UA
18、B=1V-2V=-1V。,,(3)沿著電場方向的位移為d=210-2cos60m=110-2mE=V/m=200V/m沿著電場線方向電勢降低，所以電場的方向沿電場線斜向下。答案：(1)2V(2)-1V(3)200V/m沿電場線斜向下,【拓展例題】考查內(nèi)容：等分法計算勻強電場中的電場強度【典例】如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強電場，其中坐標(biāo)原點O處的電勢為0V，點A處的電勢為6V，點B處的電勢為3V，則電場強度的大小為(),,A.200V/mB.200V/mC.100V/mD.100V/m,【正確解答】選A。x軸上OA的中點C的電勢為3V，則B、C的連線為等勢線，如圖所示。電場的方向與等勢線垂直，且由電勢高處指向電勢低處，設(shè)∠OCB=θ，則tanθ=，所以θ=30，O點到BC的距離為d=sinθ=1.5cm，所以E==200V/m，故選項A正確。,
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