高中物理10電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系二導(dǎo)學(xué)案新人教版選修

1、本文檔為精品文檔，如對你有幫助請下載支持，如有問題請及時(shí)溝通，謝謝支持!六、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系（二）要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)電場強(qiáng)度E的物理意義的另一種表述電場強(qiáng)度E的大小描述沿電場線方向電勢降落的 ,場強(qiáng)E的方向是電勢降 落 的方向。根據(jù)這點(diǎn)，可以判斷電場強(qiáng)度的方向。注意：場強(qiáng)E和電勢中沒有直接關(guān)系，場強(qiáng)E大只說明沿電場線方向電勢 中降落快, 但電勢中可大可小甚至可以是零； 反之，電勢平大時(shí)，場強(qiáng)E也可大可小甚至可以是零。39它們之間的關(guān)系與加速度 a和速度v的關(guān)系相似。圖 1-6-14圖 1-6-15范例精析例1如圖1-6-12所示，虛線方框內(nèi)有一勻強(qiáng)電場，A B、C為該電場中的三個(gè)點(diǎn)。已知 4 a=

2、 12V, （）b= 6V, 4 c= 6V。試在該方框 中作出表示該電場的幾條電場線，并要求保留作圖時(shí)所用的輔助線（用虛線表不）。解析 由于電場線與等勢面（線）互相垂直，且勻強(qiáng)電場中的電場 線和等勢線均是間隔均勻、互相平行的直線，因此只要能確定電場中 一條等勢線，就可由 A、B、C三點(diǎn)的電勢高低，作出電場線。由題意可 知，B點(diǎn)電勢介于A、C之間，連接AC并將其三等分。由勻強(qiáng)電場特點(diǎn) 可知：距A點(diǎn)三分之一 AC處的D點(diǎn)與B點(diǎn)等勢，連接 BD則BD即為電 場中的一條等勢線；根據(jù)等勢面（線）與電場線垂直作BD的垂線三條；因電勢A高C低，故可得如圖1-6-13所示的電場線。拓展“電場線和等勢線均是間

3、隔均勻、互相平行的直線”以及“沿任 意方向電勢均勻變化”是勻強(qiáng)電場的固有特性，這也是解決本題的重要依據(jù)。例2在場弓雖為E的水平方向的勻強(qiáng)電場中，有 一質(zhì)量不計(jì)的輕桿，可繞桿的一端點(diǎn)O自由的轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端連一質(zhì)量為 m的帶正電的小球，把桿 拉成水平后由靜止釋放，如圖1-6-14所示。若小球達(dá)到最低位置時(shí)速度恰好為零，則小球所帶的 電量是。解析：在水平的勻強(qiáng)電場中，當(dāng)輕桿由水平位置轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí)， 質(zhì)量為m帶正電，電量為q的小球，其電勢能增加，重力勢能減 少，動(dòng)能不變。小球電勢能的增加量等于它克服電場力所做的功。Ep =qEL ,而重力勢能減少了 mgL ,根據(jù)能量守恒定律得：qEL =mgL ,則

4、小球所帶電量為：q二詈例3如圖1-6-15 ,在光滑絕緣豎直細(xì)桿上，套有一小孔的帶電小球，小球質(zhì)量為m,帶電荷量為-q ,桿與以正電荷 Q為圓心的某一圓周交于 BC兩點(diǎn)，小球從 A點(diǎn)無初速釋放,AB=BC戈小球滑到 B點(diǎn)時(shí)速度大小為 頌，求小球滑到 C點(diǎn)時(shí)速度的大小及 AC 兩點(diǎn)間的電勢差.解析 本題的電場是非勻強(qiáng)電場，UA=Ed的公式已經(jīng)不能使用。但是，因 B C為同一等勢面上的兩點(diǎn)，所以小球從B運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，電場力做功為零，由動(dòng)能定理得小球從A運(yùn)動(dòng)到C的過程中，由動(dòng)能定理得所以UACmgh2q圖 1-6-16圖 1-6-17拓展在研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，應(yīng)用動(dòng)能定理是最佳選

5、擇。因?yàn)殡妶隽ψ龉εc路徑無關(guān)，所以只要選定初始狀態(tài)和終了狀態(tài)，動(dòng)能定理的方程就容易建立， 求解方程也十分方便。能力訓(xùn)練1 .下列關(guān)于勻強(qiáng)電場強(qiáng)度和電勢差的關(guān)系敘述正確的是（）A.在相同的距離的兩點(diǎn)上，電勢差大的其場強(qiáng)也必定大B.任意兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)距離的乘積C.沿著電場線的方向任意相同距離上的電勢差必定相等D.電勢減小的方向必定是場強(qiáng)的方向2 .如圖1-6-16所示，A B、C是某電場中同一條電場線上的三點(diǎn)。已知AB = BC o下列判斷正確的是()A. (|) A> (|) B> (|) CB. j A j B= j B j CC. EA>Eb>EcD.

6、 Ea = Eb = Ec3.如圖1-6-17所示，在沿x軸正向的勻強(qiáng)電場 E中，有一動(dòng)點(diǎn)A以。為圓心，r為半徑做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)OA與x軸正向成。角時(shí)，Q A兩點(diǎn)間的電勢差為A. UOA =Er b . U 0A = Er sin &C. UOA = Er cos - D. U OA = -Er cos-4 .如圖1-6-18所示，在場強(qiáng)為 E的勻強(qiáng)電場中有相距為l的A、B兩點(diǎn)，連線AB與電場線的夾角為 0 ,將一電量為q的正電荷從 圖1-6-18A點(diǎn)移到B點(diǎn)，若沿直 線AB移動(dòng)該電荷，電場力做 的功W=;若沿路徑ACB動(dòng)該電荷，電場力做的功W=;若沿曲線 ACB移動(dòng)該電荷，電場力做的

7、功 W=。由此可知，電荷在電場中的移動(dòng)時(shí)，電場力做功的特點(diǎn)是5 .如圖1-6-19所示，一個(gè)勻強(qiáng)電場中有M N、P三點(diǎn)，它們的連圖 1-6-20線組成一個(gè)直角三角形，MN=4厘米，Mf=5厘米，當(dāng)把電量是一X10-9庫的點(diǎn)電荷從 M點(diǎn)移至N點(diǎn)時(shí)，電場力做功為 8X10-9焦耳, 而從 M移到P時(shí)，電場力做功為 8X10-9焦耳，此時(shí)電場的方向 為, 電場強(qiáng)度大小為 。6 .在勻強(qiáng)電場中的同一條電場線上相距10厘米的a、b兩點(diǎn)，在X10-3牛外力作用下把 4X10-6庫的負(fù)電荷勻速從 a移到b,則a、 b兩點(diǎn)的電勢差為 伏，電力線方向從 指向,以 a為電勢能零點(diǎn)，該負(fù)電荷在b處的電勢能為 ,該勻

8、強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為 。7、如圖1-6-20所示，電荷量為一5X 103C的點(diǎn)電荷在勻強(qiáng)電場 中沿半徑為10 cm的半圓弧由 A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，已知電場強(qiáng)度 E = 1.0 X 103 V/m,則此過程中電荷的電勢能將如何變化？變化多圖 1-6-22大？8 .如圖1-6-21所示A B、C D是勻強(qiáng)電場中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)， 已知A、日C三點(diǎn)的電勢分別為 ()a=15V, 。b=3V, <f)C=-3V.用作圖 法求D點(diǎn)的電勢。Do9 .兩塊相同的金屬板 A B水平平行放置，兩板的正對面相距 30cm, A、B兩板分別跟電源的正、負(fù)極相連，電源電壓為60V,如圖1-6-22 所示，求(1)兩

9、板間電場的場強(qiáng)大小和方向。(2)若A板接地，則B板的電勢多少？ ( 3)若C點(diǎn)離A板10cm, D點(diǎn)離B板15cm, 則C D兩點(diǎn)間的電勢差是多少？10 .如圖1-6-23所示，兩平行金屬板水平放置，并接到電源上， 一帶電微粒P位于兩板間恰好平衡?，F(xiàn)用外力將P固定住，然后固定各導(dǎo)線接點(diǎn)，使兩板均轉(zhuǎn)過 “角，如圖中虛線所示，再撤去外力，則P在兩板間還能保持平衡嗎？若不平衡，如何運(yùn)動(dòng)？其加速度多大？-200V -iwv o mV2ixi v圖 1-6-246-23素質(zhì)提高11 .如圖1-6-24所示，一電場中的等勢面是一簇互相平行的平面，間隔均為d,各等勢面的電勢如圖所示，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電微粒

10、，以速度 Vo射入電場，V。的方向與水平方向成 45斜 向上，要使質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)，則(1)微粒帶何種電荷？電量是多少？(2)在入射方向的最大位移是多少？參考答案六、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系(二)5 . N - M 100V/m 6. 200 伏，從 a 指向 b1. C 2 . A 3 . C 4. W=qElcos 0、W= qElcos 0、W= qElcos 0電場力做功的特 點(diǎn)是與路徑無關(guān)，只與起止位置有關(guān)。8X10-4J, 2000V/ m7.增力口； 0.5 J8 .圖略9V9. (1) 200V/m (2) <PB=60V(3) 10V10.不平衡水平向左做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為a = g sin ：-11.要使質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)，所受合力與 在水平方向，則需考慮微粒的重力作用。V0應(yīng)在一條直線上，而電場力與等