江蘇省淮安市漣水中學(xué)高中物理 1.6 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系課件 新人教版選修3-1

1、6.電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 這就是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，其中d為移動(dòng)電荷的始末位置沿電場(chǎng)線方向的距離，即勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩等勢(shì)面間的距離2方向關(guān)系：場(chǎng)強(qiáng)的方向就是電勢(shì)降低最快的方向由于電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，只有沿電場(chǎng)線方向，單位長(zhǎng)度上的電勢(shì)差才最大，也就是說(shuō)電勢(shì)降落最快的方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的方向但電勢(shì)降落的方向不一定是電場(chǎng)強(qiáng)度方向二、從電勢(shì)差的角度理解電場(chǎng)強(qiáng)度1由公式UABEd得E . 2公式適用于電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算3在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與兩點(diǎn)沿方向距離的比值4電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于沿電場(chǎng)方向每單位距離上降低的 勻強(qiáng)電場(chǎng)勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)電勢(shì)(2)公式中的d可理

2、解為勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)所在等勢(shì)面之間的距離，從圖的分析可知，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿任意方向上以及與之平行的方向上、相等的長(zhǎng)度上，電勢(shì)降落相等例如在下圖中MN方向上，相等長(zhǎng)度電勢(shì)降落相等a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)電場(chǎng)線與矩形所在平面平行已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20 V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24 V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4 V，如右圖所示由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為()A4 VB8 VC12 V D24 V解析：由勻強(qiáng)電場(chǎng)特點(diǎn)知，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，由于UEd，所以任意一簇平行線上等距離的兩點(diǎn)的電勢(shì)差相等，因此UabUdc，c點(diǎn)電勢(shì)為8 V，B正確答案：B2電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的比較物理量電勢(shì)差U電場(chǎng)強(qiáng)度E意義

3、描述了電場(chǎng)的能的性質(zhì)描述了電場(chǎng)的力的性質(zhì)大小數(shù)值上等于單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)，靜電力所做的功數(shù)值上等于單位電荷受到的力方向標(biāo)量，無(wú)方向規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向聯(lián)系在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有UEd下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系，正確的說(shuō)法是()A在相同距離上的兩點(diǎn)，電勢(shì)差大的其場(chǎng)強(qiáng)也必定大B場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于每單位距離上的電勢(shì)降落C沿著電場(chǎng)線方向，任何相同距離上的電勢(shì)降落必定相同D電勢(shì)降落的方向必定是場(chǎng)強(qiáng)方向答案：答案：C 答案：答案：BC 1安全用電常識(shí)中，有一個(gè)涉及“跨步電壓”現(xiàn)象的問(wèn)題，你知道什么是“跨步電壓”嗎？如果遇到地面有漏電，應(yīng)該如何避免“跨步電壓”？提示：地下電纜漏電、高

4、壓電線斷裂后觸地等情況，都會(huì)在地面上形成以漏電處為圓心的輻射狀電場(chǎng)，沿電場(chǎng)方向任意兩點(diǎn)之間就會(huì)有電勢(shì)差若有人處在其中，在人沿遠(yuǎn)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(huì)觸電人若不動(dòng)就不會(huì)觸電，若要逃離的話，就要采用袋鼠式走動(dòng)的方式，即用跳躍的方式逃離，就可以避免“跨步電壓”2電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系如何？提示：(1)電勢(shì)降低最快的方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的方向，但電勢(shì)降低的方向不一定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向如圖所示，B、C、D三點(diǎn)處在同一等勢(shì)面上，沿AB、AC、AD都是電勢(shì)降低的方向，其中沿AC電勢(shì)降得最快(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電勢(shì)的高低并無(wú)直接關(guān)系如下圖所示的三個(gè)情景EAEB，ABEAEB，A

5、BEAEB，AB 教材資料分析思考與討論上面討論中A、B兩點(diǎn)位于同一條電場(chǎng)線上如果它們不在同一條電場(chǎng)線上，如課本圖1.62所示，還能得出以上結(jié)論嗎？試試看點(diǎn)撥：如右圖所示，A、B兩點(diǎn)不在同一條電場(chǎng)線上(如圖)，設(shè)AB與電場(chǎng)線夾角為，由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系得WqUAB.由功的定義：WFlcos qElcos .由得：UABElcos Ed.(其中d為l沿電場(chǎng)線方向的投影)所以當(dāng)A、B不在同一條電場(chǎng)線上時(shí)，UABEd仍然成立，只不過(guò)d應(yīng)為AB距離沿電場(chǎng)線方向的投影思考與討論由(2)式可以得到電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位：伏特每米(V/m)，這個(gè)單位與前面學(xué)過(guò)的單位牛頓每庫(kù)侖(N/C)相同請(qǐng)證明這一點(diǎn)點(diǎn)

6、撥：V/m與N/C是相同的單位，因?yàn)椋? V/m1 J/Cm1 Nm/Cm1 N/C. 答案：答案：D 【反思總結(jié)】應(yīng)用UEd求兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，一定要正確理解“d”是兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)方向的距離，而求某點(diǎn)的電勢(shì)，我們是通過(guò)求這點(diǎn)與電勢(shì)零點(diǎn)的電勢(shì)差實(shí)現(xiàn)的，由UEd計(jì)算其數(shù)值，電勢(shì)的正負(fù)由該點(diǎn)與電勢(shì)零點(diǎn)的電勢(shì)高低比較而定【跟蹤發(fā)散】11：平行的帶電金屬板A、B間是勻強(qiáng)電場(chǎng)如右圖所示，兩板間距離是5 cm，兩板間的電壓是60 V.(1)兩板間的場(chǎng)強(qiáng)是多大？(2)電場(chǎng)中有P1和P2兩點(diǎn)，P1點(diǎn)離A板0.5 cm，P2點(diǎn)離B板也是0.5 cm，P1和P2兩點(diǎn)間的電勢(shì)差多大？(3)若B板接地，P1和P2兩點(diǎn)的電

7、勢(shì)各是多少伏？(2)P1、P2兩點(diǎn)間沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離：d4 cm所以UP1P2Ed1.21034102 V48 V.(3)B板接地，即選B板電勢(shì)為零，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)就等于這點(diǎn)與B板的電勢(shì)差，即P1Ed11.21034.5102 V54 V.P2Ed21.21030.5102 V6 V.答案：(1)1.2103 V/m(2)48 V(3)54 V6 V如右圖所示，a、b、c是一條電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，電場(chǎng)線的方向由a到c，a、b間的距離等于b、c間的距離，用a、b、c和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度，可以判斷()Aabc BEaEbEcCabbc DEaEbEc解析：電場(chǎng)線

8、是直線的電場(chǎng)通常有如下圖所示的三種情況不論是何種情況的電場(chǎng)，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)總是降低的，即abc，故A正確；由于只給出了一條電場(chǎng)線，不能確定是哪一種，因此B、C、D均錯(cuò)誤答案：A【反思總結(jié)】場(chǎng)強(qiáng)大小和電勢(shì)高低并無(wú)直接關(guān)系，不具體到某一電場(chǎng)，我們無(wú)法做出詳細(xì)判斷！【跟蹤發(fā)散】21：空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)在x軸上分布如右圖所示，x軸上兩點(diǎn)B、C的電場(chǎng)強(qiáng)度在x方向上的分量分別是EBx、ECx，下列說(shuō)法中正確的有()AEBx的大小大于ECx的大小BEBx的方向沿x軸正方向C電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)力在x方向上的分量最大D負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過(guò)程中，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功解析：逐項(xiàng)分析如下：答案：答案

9、：AD 如右圖所示的電場(chǎng)，等勢(shì)面是一簇互相平行的豎直平面，間距均為d，各面電勢(shì)已在圖中標(biāo)出，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度v0與水平方向成45角斜向上射入電場(chǎng)，要使小球做直線運(yùn)動(dòng)求：(1)小球應(yīng)帶何種電荷？電荷量是多少？(2)在入射方向上小球最大位移量是多少？(電場(chǎng)足夠大)解析：(1)作電場(chǎng)線如圖甲所示，由題意，只有當(dāng)F與v0在一條直線上時(shí)才可能使小球做直線運(yùn)動(dòng)只有小球受到向左的電場(chǎng)力，電場(chǎng)力和重力的合力與初速度才可能在一條直線上，如圖乙所示，所以小球帶正電，小球沿v0方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，由【反思總結(jié)】物體做直線運(yùn)動(dòng)的條件是合力為零或合力與速度方向在同一直線上，從而確定電場(chǎng)力的大小和方向，可與牛

10、頓第二定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系相結(jié)合，解題思路和步驟與力學(xué)中完全相同【跟蹤發(fā)散】31：(2011德州高二檢測(cè))如右圖所示，兩塊不帶電的豎直平行金屬板相距為d，一個(gè)重為G的帶電小球在重力作用下在兩板間豎直下落，此時(shí)小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是AB，當(dāng)兩板間加上電壓U時(shí)，小球受力方向變成沿BC方向，則此小球所帶的電荷量應(yīng)是()答案：答案：C 1關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積B沿電場(chǎng)線方向，任何相同距離上電勢(shì)降落必定相等C電勢(shì)降低的方向必是場(chǎng)強(qiáng)方向D在相同距離的兩點(diǎn)上，電勢(shì)差大的其場(chǎng)強(qiáng)也大答案：答案：B 2.(2010安徽理綜)如右圖所示

11、，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑R0.1 m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為.若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E100 V/m，則O、P兩點(diǎn)的電勢(shì)差可表示為()AUOP10sin (V)BUOP10sin (V)CUOP10cos (V) DUOP10cos (V)解析：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，UOPERsin 10 sin (V)，故A對(duì)答案：A3.如圖所示為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一簇等勢(shì)面，若A、B、C、D相鄰兩點(diǎn)間的距離都是2 cm，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為_(kāi)；到A點(diǎn)距離為1.5 cm的P點(diǎn)的電勢(shì)為_(kāi)；該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)開(kāi)4.(2011兗州高二檢測(cè))如右圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，間距為2 cm.兩點(diǎn)的連線與場(chǎng)強(qiáng)方向成60角，將一個(gè)帶電量為2105 C的電荷由A移到B，其電勢(shì)能增加了0.1 J則：