2019-2020年高二物理电场强度与电势差的关系1.doc

2019-2020年高二物理电场强度与电势差的关系1一、探究场强与电势差的关系在匀强电场中，沿着_的方向，任意两点之间的电势差等于_与这两点间_的乘积，即U_.答案电场强度 场强 距离 Ed二、电场线与等势面的关系1电场线跟等势面_2沿着电场线的方向各等势面上的电势_，逆着电场线的方向各等势面上的电势_3电场线密的区域等势面_，电场线疏的区域等势面_答案1.垂直 2.减小 增大3.密 疏一、探究场强与电势差的关系问题情境 如图1，匀强电场的电场强度为E，电荷q从A点移到B点电场力做的功为WAB，A、B两点间的电势差为UAB图11电场力的功WAB与电势差UAB之间的关系是怎样的？2电荷在电场中受到的力是多大？该力是恒力还是变力？3试从电荷q所受电场力的角度来计算WAB等于什么？4根据上面WAB的两种表示方式，你能得到电场强度与电势差之间存在怎样的关系？5如果这里的电场是非匀强电场，电场力的功还能用WFs来求解吗？答案1.WABqUAB2FqE 是恒力3WABFdqEd4UABEd5在非匀强电场中FqE是变力，不能用WFs来计算功的大小要点提炼1匀强电场中电场强度与电势差的关系：U_.2公式只适用于_，d必须是沿场强方向的距离，如果在电场中两点连线不沿场强方向，d的取值应为在场强方向的投影，即为电场中这两点所在的等势面的垂直距离3场强E的另一种表述：E_，由此可得场强的另一个单位是_，符号为_答案1.Ed2.匀强电场3.伏/米V/m问题延伸我们学过几个场强E的表达式？试讨论并区分？答案三个它们的区别如下表 区别公式物理含义引入过程适用范围E是电场强度大小的定义式Fq，E与F、q无关，用来描述某点电场的力的性质适用于一切电场Ek是真空中点电荷场强决定式由E和库仑定律导出在真空中，场源电荷Q是点电荷E是匀强电场的场强决定式由FqE和WqU导出匀强电场二、电场线与等势面的关系问题情境1.电场线为什么一定要垂直于等势面？2为什么沿电场线方向电势是下降的？3为什么电场线密集的地方等势面也密集？答案1.2.见课本P18“电场线与等势面的关系”3电场线密集的地方场强大，由UEd，E取平均值(或认为较短距离上E不变)，可得结论：在U相同的情况下，E越大，间距d越小，所以电场线越密集的地方，等差等势面也越密集要点提炼1电场线与等势面的关系：(1)电场线跟等势面_(2)沿着电场线方向各等势面上的电势_，逆着电场线的方向各等势面上的电势_(3)电场线密的区域等势面_，电场线稀的区域等势面_2几种常见的电场线与等势面分布图答案1.(1)垂直(2)减小升高(3)密疏问题延伸1匀强电场的等势面有何特点？2能否说电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低？答案1.匀强电场的等势面相互平行且等间距2场强与电势间无因果关系，场强大的地方，电场线密集，等势面密集，但电势不一定高，电势是沿电场线方向而降低的例1如图2所示，A、B两平行金属板间的匀强电场的场强E2105V/m，方向如图所示电场中a、b两点相距10 cm，ab连线与电场线成60角，a点距A板2 cm，b点距B板3 cm，求：图2(1)电势差UAa，Uab和UAB；(2)用外力F把电荷量为1107 C的正电荷由b点匀速移动到a点，那么外力F做的功是多少？解析(1)UAaEdAa21050.02 V4103 V.UabEdab21050.1cos 60 V1104 VUABEdAB2105(0.020.1cos 600.03) V2104 V.(2)据动能定理得WFW电0，所以WFW电qUbaqUab11071104 J1103 J.答案见解析变式训练1如图3所示为匀强电场中的一簇等势面，若A、B、C、D相邻两点间的距离都是2 cm，则该电场的场强为_；到A点距离为1.5 cm的P点的电势为_；该电场的场强方向为_图3答案V/m 2.5 V垂直等势面指向电势降低的方向解析各等势面间的垂直距离为 cm由E得：E V/m V/mP点的电势p10 V2.5 V场强方向：垂直等势面，指向电势降低的方向例2位于A、B处的两个带有不等量电荷的负点电荷在平面内电势分布如图4所示，图中实线表示等势线，则()图4Aa点和b点的电场强度相同B正电荷从c点移到d点，电场力做正功C负电荷从a点移到c点，电场力做正功D正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大解析a点的等势面比b点的稀疏，故a点的场强比b点的小，A错c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动、电场力做负功，B错a点电势低于c点，从a到c，把负电荷移向高电势，电场力做正功，C对从e到f，电势先降低后升高，故沿此方向移动正电荷，电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，D对答案CD变式训练2某静电场的电场线分布如图5所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为UP和UQ，则()图5AEPEQ，UPUQ BEPEQ，UPUQCEPEQ，UPUQ DEPEQ，UPUQ答案A解析从题图可以看出P点处的电场线的密集程度大于Q点处的密集程度，故P点的场强大于Q点的场强，因电场线的方向由P指向Q，而沿电场线的方向电势逐渐降低，P点的电势高于Q点的电势，故A项正确【即学即练】1关于匀强电场中的场强和电势差的关系，下列说法正确的是()A任意两点间的电势差等于电场强度的大小和这两点间距离的乘积B沿电场线方向，任意相等距离上电势降落必定相等C电势降低的方向必是场强方向D在不同的匀强电场中取相同距离的两点，电势差大的其场强也大答案B解析本题的关键是理解匀强电场中场强与电势差的关系，公式E中，d是沿场强方向上两点的距离，由此很容易判断出A、D错，B项正确；场强的方向是电势降低“最快的”方向，而不是指电势降低的方向，故C项错误2如图6所示是匀强电场中的一组等势面，每两个相邻等势面的距离是25 cm，由此可确定电场强度的方向及大小为()图6A竖直向下，E0.4 V/m B水平向右，E0.4 V/mC水平向左，E40 V/m D水平向右，E40 V/m答案D解析电场线与等势面垂直且沿电场线方向电势降低，故场强方向水平向右，场强大小E V/m40 V/m，故D项正确3下列静电学公式中，F、q、E、U、r和d分别表示电场力、电荷量、场强、电势差及距离，Fk，Ek，E，UEd，有关四个公式的下列说法中正确的是()A它们都只对点电荷或点电荷的电场成立B只对点电荷或点电荷电场成立，对任何电场都成立C只对点电荷成立，对任何电场都成立，只对匀强电场成立D只对点电荷成立，对任何电场都成立答案C4图7中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定()图7AM点的电势大于N点的电势BM点的电势小于N点的电势C粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力答案AD解析沿着电场线的方向电势降低，故选项A正确；电场线越密，场强越大，同一粒子受到的电场力越大，故选项D正确