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学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电势差与电场强度的关系学案，共4页。学案主要包含了学习目标，规律总结等内容，欢迎下载使用。
1.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。
2.会用等分法确定等势面和电场线。
任务一、三个电场强度公式的比较
例1.如图所示，a、b、c是一条电场线上三点，电场线方向 由a到c，a、b间距离等于b、c间距离，用和Ea、Eb、Ec表示三点的电势和场强，可以判定 ( )
A． B．Ea>Eb>Ec
C． D．Ea=Eb=Ec
任务二、用等分法确定等势线和电场线
1．在匀强电场中，沿着任意方向上，相等距离的电势差都相等．如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的eq \f(1,n)。像这样采用这种等分间距求电势问题的方法，叫作等分法。
2．在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U＝Ed，其中d为两点沿电场方向的距离．
由公式U＝Ed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φC＝eq \f(φA＋φB,2)，如图甲所示。
结论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，同理有UAC＝UBD，如图乙所示。
3．确定电场方向的方法
先由等分法确定电势相等的点，画出等势线，然后根据电场线与等势面垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等势面指向电势低的等势面。
例2.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点．电场线与矩形所在平面平行．已知a点的电势为20V，b点的电势为24V，d点的电势为4V，如图所示，由此可知c点的电势为( )
A．4V B．8V C．12V D．24V
例3.如图所示，匀强电场中有一个直角三角形ABC区域，电场方向与三角形区域所在平面平行。已知AB=25 cm，BC=20 cm，∠C=90°，A、B、C三点电势分别为1V、26V、10V，则该匀强电场的场强大小为（ ）
A．60 V/mB．75 V/m
C．80 V/mD．100 V/m
能力拓展分析电势图像与场强图像
1、电势图像
对比与速度定义式，因速度是位移对时间的变化率，则电场强度是电势差对空间位置的变化率。
位移随时间变化越快，则速度越大；电势随空间位置变化越快，则电场强度越大。电势随沿场强方向上的距离x分布的图像，即图，其图像的斜率等于电势差对空间位置的变化率，也等于电场强度，电势降低最快的方向为电场强度的方向。
2、场强图像
对比（或）与位移公式，图所围的面积表示位移，则图所围的面积表示“两点之间的电势差”，电势差的正负由场强的方向来判断。
【规律总结】图若为直线，则表示电场为匀强电场；若为曲线，则表示电场为非匀强电场。
例4.如图所示，真空中有一半径为R、电荷量为＋Q的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴。理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示，则（ ）
A.处场强大小为
B.球内部的电场为匀强电场
C.两点处的电势相同
D.假设将试探电荷沿x轴移动，则从处移到R处和从R处移到处电场力做功相同
三、巩固练习
1.例1
2.例2
3.例3
4.如图所示，图中五点均在匀强电场中，a、b、c 刚好是一个圆的三个等分点（电势已在图中标注），是圆心，c、、d三点在同一条直线上，已知电场线与圆所在平面平行．下列有关d点的电势、电场强度的相关描述正确的是（ ）
A．d点的电势为4V
B．d点的电势为6V
C．电场强度方向由c点指向a点
D．电场强度方向由c点指向b点
5.如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，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20V，b点电势为24V，则（ ）
A．场强大小一定为E=40V/m B．cd间电势差一定为4V
C．场强的方向一定由b指向a D．c点电势可能比d点低
6.（多选）如图，高为h的光滑绝缘曲面处于匀强电场中，匀强电场的方向平行于竖直平面，一带电荷量为+q,质量为m的小球，以初速度为v0从曲面底端的A点开始沿曲面表面上滑，到达曲面顶端B点的速度仍为v0，则（ ）
A．电场力对小球做功为
B．A、B两点的电势差为
C．小球在B点的电势能小于在A点的电势能 D．电场强度的最小值为
7.如图所示，一电场的电场线分布关于 y 轴(沿竖直方向) 对称，y 轴是一条电场线，O、M、N 是 y 轴上的三个点，且 OM=MN，P 点在 y 轴的右侧，MP⊥ON，则( )
A．将负电荷由 O 点移动到 P 点，电场力做正功
B．M 点的电势比 P 点的电势高
C．M、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
8．（多选）如图所示，图中虚线是某一电场区域的等势面分布，各等势面上的电势值已在图中标出。实线为某一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，从P点运动到Q点。关于该段运动过程，下列描述正确的是（ ）
该粒子可能带正电
B．粒子作加速度增加的减速运动
C．该带电粒子的电势能不断增加
D．该电场可能是真空中一孤立点电荷产生的电场
9．如图所示，两个平行金属板AB中间为一匀强电场，AB相距10cm，CD为电场中的两点，CD=8cm，CD连线和电场方向成60°角，C点到A板的距离为2cm。把电量为正的点电荷1.6×10-19C从C点移到D点，电场力做功为3.2×10-17J，求：
（1）匀强电场的电场强度；
（2）AB两板间的电势差；
（3）若将A板接地，则质子在D点的电势能为多大。
答 卷
班次：_____________ 姓名：________________ 考号：______________
9.公式
物理含义
引入过程
适用范围
说明
电场强度大小的定义式
E与F、q无关，是反映某点电场的性质
电场
q为 电荷的电荷量
真空中点电荷电场强度的决定式
由和库仑定律导出
在 中，场源电荷Q是
。
Q为 电荷的电荷量
匀强电场中电场强度的计算式
由F=qE和W=qU=Fd导出
电场
d为 方向的距离
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案