10.3电势差与电场强度的关系 导学案-（2019）新人教版高中物理必修第三册.rar

10.3 电势差与电场强度的关系 【学习目标学习目标】1经历探究匀强电场中电势差与电场强度的定量关系的过程，理解关系式的意义，会用关系式进行计算。2知道电场强度另一个单位“伏每米”的物理意义【开启新探索开启新探索】 电场强度是从力的角度描述电场性质，电势是从能的角度描述电场性质，两者间是否有一定的关系呢？下面我们通过匀强电场研究。【质疑提升质疑提升 1】匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中电势差与电场强度的关系 1.在匀强电场中，电场强度为 E，电荷量为 q 的电荷从 A 点移到 B 点， A 点和 B 点沿电场线方向，两点间的距离为 d，则：（1）从 A 点移到 B 点，静电力做多少功？（2）若 A、B 两点间的电势差为 UAB，则从从 A 点移到 B 点静电力做功又可以如何表示？（3）试找出匀强电场中，两点间的电势差、电场强度、两点沿电场方向的距离有着怎样的关系？答：（1）WAB （2）WAB （3）通过两式可得：UAB 意义：匀强电场中两点间的电势差等于意义：匀强电场中两点间的电势差等于 与这两点与这两点 的距离的的距离的 。更一般的写法：。更一般的写法：U 。 （E 为匀强电场的场强为匀强电场的场强，d 为沿电场线方向的距离。为沿电场线方向的距离。 ）2.如图所示，电场强度为 E，电荷量为 q 的电荷从 A 点移到 B 点，A、B 两点不在匀强场的同一条电场线上，还能用上述的结论吗？请尝试进行论证。3.匀强电场中，电势差与电场强度间的关系也可以写为，该式有怎样的意义？dUE 答：在匀强电场中，电场强度的大小等于 与 之比。即：电场强度在数值上等于 。同时可以得到电场强度 E 另一B个单位 ，1 1 .【学以致用学以致用 1】电势差与电场强度的关系基本应用电势差与电场强度的关系基本应用1. 如图所示，A、B 两点相距 10cm，E100V/m，AB 与电场线方向夹角120，求 AB 两点间的电势差-5V2如下图所示，是匀强电场中的一组等势面，每两个相邻等势面的距离是25cm，由此可确定电场强度的方向及大小为（ ）A.竖直向下，E0.4N/C B.水平向右，E0.4N/CC.水平向左，E40N/C D.水平向右，E40V/m3. 如图，真空中平行金属板 M、N 之间的距离 d0.04 m，两金属板加 U200 V 直流电压。有一质量m=210-15 kg 的带电粒子位于 M 板旁，粒子的电荷量 q=810-15 C。 求：（1）平行金属板之间的电场强度 E；（2）带电粒子所受的静电力的大小 F；（3）带电粒子从 M 板由静止开始运动到达 N 板时速度 v 的大小； （4）如果两金属板距离 d 增大为原来的 2 倍，其他条件不变，则上述问题（1）（2）（3）的答案又如何？5103 V/m 410-11N 40m/s E、F 减小为原来的一半，速度大小不变 【学以致用学以致用 2】电势差与电场强度的关系拓展应用：两个结论及非匀强场定性分析电势差与电场强度的关系拓展应用：两个结论及非匀强场定性分析 推论推论 1：如图，匀强电场中的任一线段 AB 的中点 C 的电势 C （用 A、B表示） 。推论推论 2：如图，匀强电场中若两线段 ABCD，且 ABCD，则 UAB UCD。 （选填、=)1. 如图所示，A、B、C、D、E、F 为匀强电场中一个边长为 10cm 的正六边形的六个顶点，A、B、C 三点的电势分别为 1V、2V、3V，正六边形所在平面与电场线平行。下列说法正确的是（）A匀强电场的电场强度大小为 10V/mB通过 CD 和 AF 的直线应为电场中的两条等势线C匀强电场的电场强度方向为由 A 指向 CD将一个电子由 E 点移到 D 点，电子的电势能将增加 1.610-19J2. 如图是某初中地理教科书中的等高线图（图中数字的单位是米）。小山坡的左边 a 和右边 b，哪一边的地势更陡些？如果把一个球分别从山坡左右两边滚下（把山坡的两边看成两个斜面，不考虑摩擦等阻碍），哪边的加速度更大？ b现在把该图看成一个描述电势高低的等势线图，图中的单位是伏特，a 和 b 哪一边电势降落得快？哪一边的电场强度大？b3. 图中的实线为电场线，虚线为等势线，a、b 两点的电势 a-50 V，b-20 V，则 a、b 连线中点 c 的电势 C应为( )AC -35 V BC -35 V CC bcBab=bcCEaEbEcDEa=Eb=Ec4 如图为某电场等势面的分布情况，则下列说法正确的是（）AA 点的电势小于 B 点的电势B放在 A、B 两点的所有电荷的电势能均相等CA 点的电场强度大于 B 点的电场强度D若把电子从 b 等势面移动到 e 等势面，则静电力做功-15eV5 如图所示，一电场的电场线分布关于 y 轴（沿竖直方向）对称，O、M、N 是 y 轴上的三个点，且 OM=MNP 点在 y 轴右侧，MPON则（）AM 点、P 点的电势相同B将负电荷由 O 点移动到 P 点，电场力做正功CM、N 两点间的电势差大于 O、M 两点间的电势D在 O 点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿 y 轴做直线运动6 如图，abcd 是一矩形的四个顶点，且 ab=cd=10cm，ad=bc=20cm，电场线与矩形所在平面平行，已知 a 点电势为 6V，b 点电势为 13V，c 点电势为-1V，则（）A场强大小为：E=70V/m Bd 点电势为：-8VCc 点电势可能比 d 点低D场强方向由 b 指向 c7 一匀强电场的方向平行于 xOy 平面，平面内 a、b、c 三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、18V、26V。下列说法正确的是（）A坐标原点处的电势为-2VB电子在 a 点的电势能比在 b 点的低 8eVC电子从 b 点运动到 c 点，电场力做功为 8eVD电场强度的大小为V/cm1038. 如图所示，在匀强电场中，将一电荷量为 210-5C 的负电荷由 A 点移到 B 点，其电势能增加了 0.1J，已知 A、B 两点间距离为 2cm，两点连线与电场方向成 600角，求：(1)A、B 两点间的电势差 UAB；(2)该匀强电场的电场强度 E 的大小.5103 V 5105 N/C 9如图所示是一组不知方向的匀强电场的电场线，把 1.0106 C 的负电荷从 A 点沿水平线移到 B 点，静电力做了 2.0106 J 的功A、B 两点间的距离为 2 cm，问：(1)A、B 两点间的电势差为多大？(2)匀强电场的场强大小及方向？-2V 200V/m 沿电场线斜向上10如图所示的匀强电场中，有 a、b、c 三点，ab 间距离 Lab=8cm，bc 间距离 Lbc=14cm，其中 ab 沿电场方向，bc 和电场方向成 60角。一个带电量 q= -210-8C 的负电荷从 a 点移到 b 点克服电场力做功Wab= 3.210-6J。求：（1）匀强电场的电场强度大小和方向；（2）电荷从 b 点移到 c 点，电势能的变化量；（3）a、c 两点间的电势差。200V/m 沿电场线向左 增 2.810-6J 300V10.3 电势差与电场强度的关系 【学习目标学习目标】1经历探究匀强电场中电势差与电场强度的定量关系的过程，理解关系式的意义，会用关系式进行计算。2知道电场强度另一个单位“伏每米”的物理意义【开启新探索开启新探索】 电场强度是从力的角度描述电场性质，电势是从能的角度描述电场性质，两者间是否有一定的关系呢？下面我们通过匀强电场研究。【质疑提升质疑提升 1】匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中电势差与电场强度的关系 1.在匀强电场中，电场强度为 E，电荷量为 q 的电荷从 A 点移到 B 点， A 点和 B 点沿电场线方向，两点间的距离为 d，则：（1）从 A 点移到 B 点，静电力做多少功？（2）若 A、B 两点间的电势差为 UAB，则从从 A 点移到 B 点静电力做功又可以如何表示？（3）试找出匀强电场中，两点间的电势差、电场强度、两点沿电场方向的距离有着怎样的关系？答：（1）WAB （2）WAB （3）通过两式可得：UAB 意义：匀强电场中两点间的电势差等于意义：匀强电场中两点间的电势差等于 与这两点与这两点 的距离的的距离的 。更一般的写法：。更一般的写法：U 。 （E 为匀强电场的场强为匀强电场的场强，d 为沿电场线方向的距离。为沿电场线方向的距离。 ）2.如图所示，电场强度为 E，电荷量为 q 的电荷从 A 点移到 B 点，A、B 两点不在匀强场的同一条电场线上，还能用上述的结论吗？请尝试进行论证。3.匀强电场中，电势差与电场强度间的关系也可以写为，该式有怎样的意义？dUE 答：在匀强电场中，电场强度的大小等于 与 之比。即：电场强度在数值上等于 。同时可以得到电场强度 E 另一B个单位 ，1 1 .【学以致用学以致用 1】电势差与电场强度的关系基本应用电势差与电场强度的关系基本应用1. 如图所示，A、B 两点相距 10cm，E100V/m，AB 与电场线方向夹角120，求 AB 两点间的电势差2如下图所示，是匀强电场中的一组等势面，每两个相邻等势面的距离是25cm，由此可确定电场强度的方向及大小为（ ）A.竖直向下，E0.4N/C B.水平向右，E0.4N/CC.水平向左，E40N/C D.水平向右，E40V/m3. 如图，真空中平行金属板 M、N 之间的距离 d0.04 m，两金属板加 U200 V 直流电压。有一质量m=210-15 kg 的带电粒子位于 M 板旁，粒子的电荷量 q=810-15 C。 求：（1）平行金属板之间的电场强度 E；（2）带电粒子所受的静电力的大小 F；（3）带电粒子从 M 板由静止开始运动到达 N 板时速度 v 的大小； （4）如果两金属板距离 d 增大为原来的 2 倍，其他条件不变，则上述问题（1）（2）（3）的答案又如何？ 【学以致用学以致用 2】电势差与电场强度的关系拓展应用：两个结论及非匀强场定性分析电势差与电场强度的关系拓展应用：两个结论及非匀强场定性分析 推论推论 1：如图，匀强电场中的任一线段 AB 的中点 C 的电势 C （用 A、B表示） 。推论推论 2：如图，匀强电场中若两线段 ABCD，且 ABCD，则 UAB UCD。 （选填、=)1. 如图所示，A、B、C、D、E、F 为匀强电场中一个边长为 10cm 的正六边形的六个顶点，A、B、C 三点的电势分别为 1V、2V、3V，正六边形所在平面与电场线平行。下列说法正确的是（）A匀强电场的电场强度大小为 10V/mB通过 CD 和 AF 的直线应为电场中的两条等势线C匀强电场的电场强度方向为由 A 指向 CD将一个电子由 E 点移到 D 点，电子的电势能将增加 1.610-19J2. 如图是某初中地理教科书中的等高线图（图中数字的单位是米）。小山坡的左边 a 和右边 b，哪一边的地势更陡些？如果把一个球分别从山坡左右两边滚下（把山坡的两边看成两个斜面，不考虑摩擦等阻碍），哪边的加速度更大？ 现在把该图看成一个描述电势高低的等势线图，图中的单位是伏特，a 和 b 哪一边电势降落得快？哪一边的电场强度大？3. 图中的实线为电场线，虚线为等势线，a、b 两点的电势 a-50 V，b-20 V，则 a、b 连线中点 c 的电势 C应为( )AC -35 V BC -35 V CC bcBab=bcCEaEbEcDEa=Eb=Ec4 如图为某电场等势面的分布情况，则下列说法正确的是（）AA 点的电势小于 B 点的电势B放在 A、B 两点的所有电荷的电势能均相等CA 点的电场强度大于 B 点的电场强度D若把电子从 b 等势面移动到 e 等势面，则静电力做功-15eV5 如图所示，一电场的电场线分布关于 y 轴（沿竖直方向）对称，O、M、N 是 y 轴上的三个点，且 OM=MNP 点在 y 轴右侧，MPON则（）AM 点、P 点的电势相同B将负电荷由 O 点移动到 P 点，电场力做正功CM、N 两点间的电势差大于 O、M 两点间的电势D在 O 点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿 y 轴做直线运动6 如图，abcd 是一矩形的四个顶点，且 ab=cd=10cm，ad=bc=20cm，电场线与矩形所在平面平行，已知 a 点电势为 6V，b 点电势为 13V，c 点电势为-1V，则（）A场强大小为：E=70V/m Bd 点电势为：-8VCc 点电势可能比 d 点低D场强方向由 b 指向 c7 一匀强电场的方向平行于 xOy 平面，平面内 a、b、c 三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、18V、26V。下列说法正确的是（）A坐标原点处的电势为-2VB电子在 a 点的电势能比在 b 点的低 8eVC电子从 b 点运动到 c 点，电场力做功为 8eVD电场强度的大小为V/cm1038. 如图所示，在匀强电场中，将一电荷量为 210-5C 的负电荷由 A 点移到 B 点，其电势能增加了 0.1J，已知 A、B 两点间距离为 2cm，两点连线与电场方向成 600角，求：(1)A、B 两点间的电势差 UAB；(2)该匀强电场的电场强度 E 的大小.9如图所示是一组不知方向的匀强电场的电场线，把 1.0106 C 的负电荷从 A 点沿水平线移到 B 点，静电力做了 2.0106 J 的功A、B 两点间的距离为 2 cm，问：(1)A、B 两点间的电势差为多大？(2)匀强电场的场强大小及方向？10如图所示的匀强电场中，有 a、b、c 三点，ab 间距离 Lab=8cm，bc 间距离 Lbc=14cm，其中 ab 沿电场方向，bc 和电场方向成 60角。一个带电量 q= -210-8C 的负电荷从 a 点移到 b 点克服电场力做功Wab= 3.210-6J。求：（1）匀强电场的电场强度大小和方向；（2）电荷从 b 点移到 c 点，电势能的变化量；（3）a、c 两点间的电势差。