高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电势差与电场强度的关系评课ppt课件

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3．电势差与电场强度的关系
第1课时　电势差与场强的基本关系
【课程标准】1．理解匀强电场中电势差与电场强度的关系，并了解其适用条件。
　　　匀强电场中电势差与电场强度的关系1．关系式UAB＝________或E＝______。2．物理意义匀强电场中两点间的电势差等于____________与这两点_________ ___________的乘积。3．适用条件只适用于________电场。
　　　电场强度与电势差关系的另一种表述1．表达式__________。2．物理意义在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的__________与两点沿________________距离的比值。
3．单位4．适用范围只适用于____________。
『判一判』(1)公式U＝Ed适用于所有的电场。(　　)(2)由U＝Ed可知，匀强电场中两点的电势差与这两点的距离成正比。(　　)(3)沿电场线方向电势降落得最快。(　　)
(5)电场强度的两个单位 N/C和V/m是完全等价的。(　　)(6)匀强电场的电场强度大小等于沿电场方向每单位长度上的电势差值。(　　)
『选一选』(2022·甘肃武威高二期末)关于电场强度和电势，下列说法中正确的是(　　)B．由公式U＝Ed可知，任意两点间的U与E成正比C．电场强度为零处，电势不一定为零D．无论是正电荷还是负电荷，当它在电场中移动时，若电场力做功，它一定是从电势高处移到电势低处，并且它的电势能一定减少
解析：电场强度E由电场本身决定，与试探电荷的电荷量无关，与试探电荷的电场力也无关，故A错误；公式U＝Ed在进行定量计算时，只适用于匀强电场，故B错误；电场强度E由电场本身决定，零电势点是任意选取的，所以电场强度为零处，电势不一定为零，故C正确；正电荷在电场中移动时，若电场力做正功，是从电势高处移到电势低处，负电荷在电场中移动时，若电场力做正功，是从电势低处移到电势高处，故D错误。
『想一想』安全用电常识中，有一个涉及“跨步电压”现象的问题，你知道什么是“跨步电压”吗？如果遇到地面有漏电，应该如何避免“跨步电压”？
 解析：地下电缆漏电、高压电线断裂后触地等情况，都会在地面上形成以漏电处为圆心的辐射状电场，沿电场方向任意两点之间就会有电势差。若有人处在其中，在人沿远离漏电处跨步逃离的情况下，两脚间就有一电压，即跨步电压，人就会触电。人若不动就不会触电，若要逃离的话，就要采用袋鼠式走动的方式，即用跳跃的方式逃离，就可以避免“跨步电压”。
如图是初中地理中的等高线图(图中数字的单位是 m)，请同学们结合下图探究以下几个问题：
电势差与电场强度的关系
 (1)小山坡的左边a和右边b哪一边的地势更陡些？(2)如果把一个球从山坡左、右两边滚下(不考虑摩擦)，哪边的加速度更大？(3)现在把图看成是描述电势高低的等势线，图中数字的单位是V，a和b哪一边电势降落得快？哪一边的电场强度大？提示：(1)b　(2)b　(3)b，b
1．匀强电场中电场强度和电势差的关系：(1)定性分析：电势和电场强度都是描述电场性质的物理量，都由电场本身决定，但这两个物理量之间无直接关系，电场强度是从力的角度描述电场性质的物理量，是矢量；而电势则是从能量角度来描述电场性质的物理量，是标量。但是它们又有着定量的联系。
2．电场强度E与电势差U的比较
3．电场强度三个公式的对比
　　　　　(2022·黑龙江省双鸭山市一中高二上学期月考)如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝5 cm，bc＝12 cm，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成60°角，一个电荷量为q＝4×10－8 C的正电荷从a移到b电场力做功为W1＝1.2×10－7 J。求：(1)匀强电场的电场强度E。(2)电荷从b移到c，电场力做的功W2。(3)a、c两点间的电势差Uac。
(2)设b、c两点沿场强方向的距离为d1，Ubc＝Ed1，d1＝bc·cs 60°，W2＝qUbc，得W2＝qE·bc·cs 60°＝4×10－8×60×12×10－2×0.5 J＝1.44×10－7 J。(3)设电荷从a移到c电场力做功为W，则W＝W1＋W2，答案：(1)60 V/m　(2)1.44×10－7 J　(3)6.6 V
1．(2022·北京高二期末)如图所示，匀强电场场强为E，A与B两点间的距离为d，AB与电场夹角为α，则A与B两点间的电势差为(　　)A．EdB．Edcs αC．Edsin αD．Edtan α解析：A与B两点间的电势差为UAB＝E·dcs α，故选B。
　　　　　如图所示的实线为电场线，虚线为等势线，a、b两点的电势分别为φa＝－50 V，φb＝－20 V，则a、b连线的中点c的电势φc应为(　　)A．φc＝－35 VB．φc＞－35 VC．φc＜－35 VD．条件不足，无法判断φc的范围
思路引导：①认为c点是a、b连线的中点，则φc＝－35 V，而错选A。出错原因是不明确题中所给电场为非匀强电场；②此题是讨论电势的降低与电场强度的关系，而电场强度的大小是通过电场线的疏密表示的，由此判断bc间的电势降低比ca间的电势降低慢。因为电场中电势为负值，容易错选C项。解析：由图可知，这是一个非匀强电场，且Eb＜Ea。若此电场为匀强电场，则φc＝－35 V。而此电场中Eb＜Ec＜Ea，即从b到c的过程中每单位距离上的电势降低要比从c到a的过程中每单位距离上的电势降低慢，故φc＞－35 V，因而选项B正确。
2．(多选)电场中某区域的电场线分布如图所示。a、b、c是电场中的三个点且ab＝bc，a、b、c点的场强分别为Ea、Eb、Ec，a、b、c的点电势分别为：φa、φb、φc，a、b之间的电势差Uab，b、c之间的电势差为Ubc。在下面的判断中正确的是(　 　)A．φa ＜φcB．φb ＞ φcC．Uab ＞ UbcD．Uab ＜ Ubc
解析：沿着电场线电势逐渐降低，故有φa＞φb＞φc，故A错误，B正确；电场线的疏密表示场强的大小，则有Eab＜Ebc，由U＝Ed，ab＝bc，可得Uab＜Ubc，故C错误，D正确。
　　　　在如图点电荷的电场中，比较A点与B点，C点与D点场强大小、电势高低及UOA与UAB、UOC与UCD的大小。解析：EA＞EB，φA＞φB，UOA＞UAB；EC＞ED，φC＜φD，UOC＞UCD。
1．(2022·山东省青州二中)下列关于匀强电场中电场强度和电势差的关系的说法中，正确的是(　　)A．任意两点之间的电势差，等于电场强度和这两点间距离的乘积B．在任何方向上，若两点间的距离相等，则它们之间的电势差就相等C．沿着电场线方向，任何相等距离上的电势降低量必定相等D．电势降落的方向必定是电场强度的方向
解析：根据公式U＝Ed可知，两点间的电势差等于场强和这两点间在电场线方向上距离的乘积，故A错误；根据公式U＝Ed可知，沿电场线方向包括同一直线方向，距离相同，电势差相同，故C正确，B错误；电势降低最快的方向才是电场强度方向，故D错误。故选C。
2．(多选)(2022·海南高一下期末)如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2 cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是(　 　)A．水平向左B．水平向右C．E＝100 V/mD．E＝200 V/m
3．(2022·江苏阜宁实验高中高二学业考试)如下图所示，匀强电场场强E＝100 V/m，A、B两点相距10 cm，A、B连线与电场线夹角为60°，则UAB之值为(　　)
解析：根据匀强电场电势差与场强的关系，有UAB＝EdAB，dAB＝AB×cs 60°，联立，可得UAB＝5 V。故选C。
4．(多选)(2022·安徽蚌埠高二期末)某次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V，云地间距离约为1 km，一次短时闪电过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪电持续时间约为6×10－5 s。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是(　 　)A．闪电电流的平均值约为1×105 AB．闪电电流的平均值约为1×104 AC．闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/mD．闪电前云地间的电场强度约为1×1012 V/m