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

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歡迎進(jìn)入物理課堂 名師課堂 一點(diǎn)通 第一章靜電場 新知預(yù)習(xí) 巧設(shè)計 要點(diǎn)一 要點(diǎn)二 第6節(jié)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 隨堂檢測歸納小結(jié) 課下作業(yè)綜合提升 要點(diǎn)三 1 理解勻強(qiáng)電場中電勢差跟電場強(qiáng)度的關(guān)系UAB Ed 2 知道電場強(qiáng)度的另一單位 伏特每米 的物理意義 讀教材 填要點(diǎn) 1 勻強(qiáng)電場中UAB和E的關(guān)系 1 從力的角度計算 如圖1 6 1所示 在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中沿電場方向把電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn) 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(diǎn)間電勢差為UAB 靜電力做功WAB 由 1 2 知勻強(qiáng)電場中電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系為UAB 或E 2 適用情況電場 3 d的意義d為沿方向兩點(diǎn)間的距離 qUAB Ed UAB d 勻強(qiáng) 電場 4 物理意義 1 UAB Ed表示勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)的乘積 2 E U d表示在勻強(qiáng)電場中 電場強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的與兩點(diǎn)沿電場方向的距離的比值 或者說電場強(qiáng)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(chǔ) 1 下列關(guān)于勻強(qiáng)電場中的電場強(qiáng)度和電勢差的關(guān)系 說法正確的是 A 任意兩點(diǎn)間的電勢差 等于電場強(qiáng)度和這兩點(diǎn)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(qiáng)度方向D 在相同距離的兩點(diǎn)上 電勢差大的 其電場強(qiáng)度也大 解析 公式UAB Ed中的 d 是沿電場強(qiáng)度的方向兩點(diǎn)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(qiáng)電場中 沿不同的方向電勢均可減小 但沿電場強(qiáng)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(qiáng)電場中 a b兩點(diǎn)相距d 2cm 它們的連線跟場強(qiáng)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(qiáng)電場中有一個邊長為cm的正方形ABCD 已知A B C三點(diǎn)的電勢分別為 A 6V B 3V C 0V 求 電場強(qiáng)度E的大小是多少 答案 300V m 1 電場強(qiáng)度描述的是電場力的性質(zhì) 電勢差描述的是電場能的性質(zhì) 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(guān)系 2 公式中的 d 指電場中兩點(diǎn)沿電場方向的距離 如果電場中兩點(diǎn)不沿場強(qiáng)方向 d的取值應(yīng)為兩點(diǎn)連線在場強(qiáng)方向的投影 或?yàn)閮牲c(diǎn)所在等勢面間的垂直距離 3 電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系式也可寫作E UAB d 它的意義是 電場強(qiáng)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(qiáng)電場中 E和U也有一定的關(guān)系 但不像在勻強(qiáng)電場中的關(guān)系式那么簡單 雖然公式UAB Ed只適用于勻強(qiáng)電場的定量計算 但對一些非勻強(qiáng)電場的問題 也可以運(yùn)用公式進(jìn)行定性的判斷 名師點(diǎn)睛 應(yīng)用U Ed的條件是勻強(qiáng)電場 且只能計算出兩點(diǎn)間電勢差的大小 不能說明兩點(diǎn)電勢的高低 即某點(diǎn)電勢的高低與場強(qiáng)大小沒有關(guān)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(shí)線為電場線 虛線為等勢面 且AB BC 電場中A B C三點(diǎn)的場強(qiáng)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(guān)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(diǎn)撥 解答本題時應(yīng)注意 非勻強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)電場中 因?yàn)殡妶鰪?qiáng)度處處相等 所以等差等勢面間也是等間距的 但在非勻強(qiáng)電場中 由于電場強(qiáng)度的變化 所以等差等勢面間的間距不相等 名師點(diǎn)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(jié)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(qiáng)與距離d成反比 圖1 6 5 2 如圖1 6 5所示 在勻強(qiáng)電場中 電荷量q 5 0 10 10C的正電荷 由a點(diǎn)移到b點(diǎn)和由a點(diǎn)移到c點(diǎn) 電場力做功都是3 0 10 8J 已知a b c三點(diǎn)的連線組成直角三角形 ab 20cm a 37 c 90 求 1 a b兩點(diǎn)的電勢差Uab 2 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)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(diǎn)間的電勢差即這兩點(diǎn)的電勢之差 可能為正值也可能為負(fù)值 但電場強(qiáng)度不取負(fù)值 所以用電勢差計算場強(qiáng)時 電勢差應(yīng)取絕對值計算 1 在勻強(qiáng)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(diǎn)間電勢差相等 如果把某兩點(diǎn)間的距離等分為n段 則每段兩端點(diǎn)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(diǎn)的電勢時 如果要求其他點(diǎn)的電勢時 一般采用 等分法 在電場中找與待求點(diǎn)電勢相同的等勢點(diǎn) 等分法也常用在畫電場線的問題 3 在勻強(qiáng)電場中 相互平行且相等的線段兩端點(diǎn)電勢差相等 用這一點(diǎn)可求解電勢 3 如圖1 6 6所示的方框中為一勻強(qiáng)電場 A B C三點(diǎn)為電場中的三點(diǎn) 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(diǎn)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(qiáng)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(diǎn)O的電勢必為零 而AO的中心點(diǎn)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(qiáng)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(diǎn)O 2 再作出AO的中點(diǎn)O 3 連接O B 4 過A點(diǎn)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(qiáng)電場中任意一條直線上的電勢都是均勻分布的 2 勻強(qiáng)電場中任意兩條平行等長線段兩端點(diǎn)的電勢差相等 1 對應(yīng)要點(diǎn)一 如圖1 6 7所示 實(shí)線表示電場線 虛線表示等勢線 a b兩點(diǎn)的電勢分別為 a 50V b 20V 則a b連線的中點(diǎn)c的電勢 c應(yīng)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(yīng)要點(diǎn)二 如圖1 6 9所示是勻強(qiáng)電場中的一組等勢面 若A B C D相鄰兩點(diǎn)間距離為2cm A和P點(diǎn)間距離為1 5cm 則該電場的場強(qiáng)E和P點(diǎn)的電勢 P分別為 圖1 6 9 答案 B 圖1 6 10 4 對應(yīng)要點(diǎn)三 a b c d是勻強(qiáng)電場中的四個點(diǎn) 它們正好是一個矩形的四個頂點(diǎn) 電場線與矩形所在平面平行 已知a點(diǎn)的電勢為20V b點(diǎn)的電勢為24V d點(diǎn)的電勢為4V 如圖1 6 10所示 由此可知c點(diǎn)的電勢為 A 4VB 8VC 12VD 24V解析 因?yàn)閍b cd 故 a b d c 解得 c 8V 答案 B 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全