高中物理 9电势差与电场强度的关系(一）导学案 新人教版选修3-1VIP免费

六、电势差与电场强度的关系（一）［要点导学］本节主要学习电势差跟电场强度的关系。1．电场强度和电势差分别从和的角度描述了电场，它们分别与电荷在电场中受的电场力和电荷在电场中的能相联系。我们已经知道电场力做功WAB=UABq，这个公式适用于一切电场。如果在匀强电场中移动电荷，电场力做功还可以用公式WAB=Fd=Eqd计算。比较上述两式得：UAB=Ed。此式只适用于匀强电场。上式告诉我们：在匀强电场中，沿的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。在国际单位制中，场强的单位是或。2．由E=U/d可知，在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。据此，场强的方向就是电场中电势降落最的方向。3．在非匀强电场中，E=U/d可以理解为E=ΔU/Δd，由此可见电场强度就是电势对空间位置的变化率。也就是说电势随空间位置变化越快的地方电场强度越大。这类似于重力场中，地势随位置变化越快的地方越陡峭。［范例精析］例1如图1-6-1所示，a、b是匀强电场中的两点已知两点间的距离为0.4m，两点的连线与电场线成37°角，两点间的电势差Uab=2.4×103V，则匀强电场的场强大小为E=______V/m，把电子从a点移到b点电场力做功W=______J，电子的电势能将______。(填“增大”、“减小”或“不变”)解析沿着电场线的方向，a、b两点间的距离d=0.4m×0.8=0.32m。由E=U/d得，E=7.5×103V/m。把电子从a移到b，电场力做负功，Wab=Eed=-3.84×10-16J；电子的电势能增加3.84×10-16J。拓展电场力做功也可以用Wab=Uabe=-3.84×10-16J。例2如图1-6-2，A、B、C三点都在匀强电场中，已知AC⊥BC，∠ABC＝60０，BC=20cm，把一个电量q＝１０－５C的正电荷从A移到B，电场力做功为零；从B移到C，电场力做功为-1.73×10-3J，则该电场的场强大小和方向怎样？解析把电荷q从A移到B电场力不做功，说明A、B两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场，等势线为直线，故图中直线AB即为等势线。又B、C间电势差UBC=WBC/q=-1.73×10-3/10-5=-173(V)，即B点电势比C点电势低173V。因电场线指向电势降落最快的方向，所以场强方向必垂直于AB斜向下，且电场强度E=U/d=U/（BCsin600）=173/(0.2sin600)=1000(v/m)。拓展公式U=Ed可理解为：匀强电场中，任意两点间的电势差的绝对值U等于场强和沿场强方向两点间的距离的乘积。例3如图图1-6-3所示，在匀强电场中，同一条电场线上有A、B两点，它们之间的距离为6㎝，现测得UAB=150V。求：⑴电场强度E的大小和方向；用心爱心专心31ACB图1-6-2图1-6-1AdB⑵电场中A、C两点相距14㎝，A、C两点的连线与电强方向成600角，则C、A两点的电势差UCA为多大？解⑴Ｅ＝Ｕ/ｄ=150/0.06=2.5×103（V/m）UAB=150V＞0，则φA＞φB，沿电场线方向电势降低，故场强方向向右。UCA=UCA’（AA’为等势面）UA’C=Ed’=E×ACcos600=2.5×103×0.14×21=1.75×102（V）所以UCA=－1.75×102（V）［能力训练］1.下列单位中，是电场强度单位的是()A.牛／库B.伏·米C.伏／米D.焦／库2.关于匀强电场中电势差与场强的关系，正确的说法是()A.在相同距离的两点上，电势差大的其场强也必定大B.任意两点间的电势差等于场强和这两点距离的乘积C.电势减小的方向，不一定是场强的方向D.沿电场线的方向任意相同距离上的电势差必定相等3.下列关于匀强电场的说法中，正确的是()A.匀强电场中，场强处处相等，电势也处处相等B.匀强电场中，各点的场强都相等，各点的电势都不相等C.匀强电场中的等势面是一簇与电场线垂直的平面D.在匀强电场中画一条与电场线不垂直的直线，直线上任意两点间的电势差与两点间的距离成正比4.关于场强的三个公式:①qFE；②2rkQE；③dUE的适用范围,下列说法中正确的是()A.三个公式都只能在真空中适用B.公式②只能在真空中适用，公式①和③在真空中和介质中都适用C.公式②和③只能在真空中适用，公式①在真空中和介质中都适用D.公式①适用于任何电场，公式②只适用于点电荷的电场，公式③只适用于匀强电场5.如图1-6-4所示，平行金属板A与B相距5cm，电源电压为10v，则与A板相距1cm的C点的场强为()A.1000V／mB.500V／mC.250V／mD.200V／m6.在上题中，如果A板接地，则C点的电势为()用...