1.5(第1课时)电场强度与电势差的关系 学案(2020年粤教版高中物理选修3-1)
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1、第五节第五节 电场强度与电势差的关系电场强度与电势差的关系 课时课时 1 1 电场强度与电势差的关系电场强度与电势差的关系 学科素养与目标要求 物理观念:理解匀强电场中电势差与电场强度的关系:UEd 或 EU d,了解其适用条件 科学思维:1.会推导关系式 UEd.2.能利用关系式 UEd 分析非匀强电场相关问题.3.对比有 关电场强度的三个表达式及适用条件,并在具体问题中准确选用公式解决有关问题 探究场强与电势差的关系 1.探究过程:如图 1,在匀强电场中,电荷 q 从 A 点移动到 B 点(AB 与电场线平行) 图 1 (1)静电力做功 W 与电势差 U 的关系为 WqU. (2)静电力做
2、功 W 与电场力 qE 的关系为 WqEd. 2关系表达式: (1)UEd. (2)EU d,电场强度的单位为伏/米,符号 V/m. (3)适用条件:匀强电场,d 是沿电场强度方向两点间的距离 1判断下列说法的正误 (1)公式 UEd 适用于所有电场() (2)由 UEd 可知,匀强电场中两点间的电势差与这两点的距离成正比() (3)匀强电场的场强值等于沿电场强度方向每单位长度上的电势差值() (4)在匀强电场中,任意两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积() 2.如图 2 所示,在场强为 E1.0102 V/m 的匀强电场中,有相距 d2.010 2 m 的 A、B 两 点,A、B 连线
3、与电场方向的夹角为 60 ,则 A、B 两点间的电势差为_ V. 图 2 答案 1.0 解析 UEdcos 60 1.01022.010 21 2 V1.0 V. 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 如图所示的一个匀强电场,场强大小为 E,A、B 是沿电场方向上的两点,其电势差为 UAB, A、B 之间相距为 d.现将一个电荷量为 q 的电荷由 A 移到 B. (1)从力和位移的角度计算静电力所做的功;通过 A、B 间的电势差计算静电力做的功 (2)比较两次计算的功的大小,说明电势差与电场强度有何关系 (3)B、C 在同一等势面上,UAC与电场强度有何关系? 答案 (1)WABFdqEd W
4、ABqUAB (2)两次做功大小相等 UABEd (3)UACEd 1匀强电场中电场强度与电势差的关系 (1)大小关系:由 EU d可知,电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势, 电场强度是电势差对空间位置的变化率,电势沿电场强度方向随空间变化的快慢反映了电场 强度的大小 (2)电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向 2由公式 UEd 可以得到下面两个结论: 结论 1:匀强电场中的任一线段 AB 的中点 C 的电势 CAB 2 ,如图 3 甲所示 图 3 结论 2:匀强电场中若两线段 ABCD,且 ABCD,则 UABUCD(或 ABCD),如 图乙所示 例 1 如图 4 所
5、示,在 xOy 平面内有一个以 O 为圆心、半径 R0.1 m 的圆,P 为圆周上的 一点,O、P 两点连线与 x 轴正方向的夹角为 .若空间存在沿 y 轴负方向的匀强电场,场强大 小 E100 V/m,则 O、P 两点的电势差可表示为( ) 图 4 AUOP10sin (V) BUOP10sin (V) CUOP10cos (V) DUOP10cos (V) 答案 A 解析 由题图可知匀强电场的方向是沿 y 轴负方向的,沿着电场线的方向电势逐渐降低,所 以 P 点的电势高于 O 点的电势,O、P 两点的电势差 UOP为负值根据电势差与场强的关系 可得 UOPEdE Rsin 10sin (V
6、),所以 A 正确 例 2 如图 5 所示, P、 Q 两金属板间的电势差为 50 V, 板间存在匀强电场, 方向水平向左, 板间的距离 d10 cm,其中 Q 板接地,两板间的 A 点距 P 板 4 cm.求: 图 5 (1)P 板及 A 点的电势 (2)保持两板间的电势差不变,而将 Q 板向左平移 5 cm,则 A 点的电势将变为多少? 答案 (1)50 V 30 V (2)10 V 解析 (1)场强 EU d 50 1010 2 V/m5102 V/m Q、A 间电势差 UQAEd5102(104)10 2 V30 V 所以 A 点电势 A30 V,同理可求得 P 板电势 PUPQ50
7、V (2)当 Q 板向左平移 5 cm 时,两板间距离 d (105) cm5 cm Q 板与 A 点间距离变为 d(104) cm5 cm1 cm 电场强度 E U d 50 510 2 V/m1.0103 V/m Q、A 间电势差 UQAEd1.01031.010 2 V10 V 所以 A 点电势 A10 V. 例 3 如图 6 所示,ABCD 是匀强电场中平行于电场线的矩形的四个顶点,A、B、C 三点电 势分别为 A8 V,B2 V,C3 V,则 D 点的电势为( ) 图 6 A7 V B6 V C10 V D9 V 答案 D 解析 因为 UABUDC,即 8 V2 VD3 V,故 D9
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- 1.5第1课时电场强度与电势差的关系 学案2020年粤教版高中物理选修3-1 1.5 课时 电场 强度 电势差 关系 2020 年粤教版 高中物理 选修
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