内容正文:
1.5 电势差与电场强度的关系
1. 电势差与电场强度的关系:
(1)匀强电场中两点间的电势差等于 与这两点沿 方向的 的乘积。
(2)U=Ed,也可以写作E=。
2.公式U=Ed的适用范围:匀强电场。
公式E=的三点注意
(1)只适用于匀强电场.
(2)d为某两点沿电场强度方向上的距离,或两点所在等势面之间的距离.
(3)电场强度的方向是电势降低最快的方向.
3.两个推论
推论1 匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势,等于φC=,如下图甲所示.
推论2 匀强电场中若两线段AB∥CD,且AB=CD,则UAB=UCD(或φA-φB=φC-φD),如上图乙所示.
例1 如图所示,a、b、c为电场中同一条电场线上的三点,其中c为ab的中点。已知a、b两点的电势分别为φa=3 V,φb=9 V,则下列叙述正确的是( )
A.该电场在C点处的电势一定为6 V
B.a点处的场强Ea一定小于b点处的场强Eb
C.正电荷从a点运动到b点的过程中电势能一定增大
D.正电荷只受电场力作用从a点运动到b点的过程中动能一定增大
例2.如图所示,带有等量异号电荷的一对平行金属板A、B间为一匀强电场,A、B相距6 cm,C、D为电场中的两点(其中C点在金属板上),且CD=4 cm,CD连线和场强方向成60°角。已知电子从D点移到C点静电力做功为3.2×10-17 J,则匀强电场的场强E及A、B两点间的电势差UAB为( )
A.2×104 N/C;450 V B.1×104 N/C;450 V
C.1×105 N/C;600 V D.1×104 N/C;600 V
例3.如图所示,沿x轴正向的匀强电场中,有一动点以O为圆心,半径为r做逆时针转动一周,A点为连线OA与x轴正向成θ角时圆周上的一点,电场强度为E,则此圆周上各点与A点间最大的电势差为( )
A.U=Er B.U=Er(sin θ+1)
C.U=Er(cos θ+1) D.U=2Er
例4.a、b、c是匀强电场中的三个点,各点电势依次为10 V、2 V、6 V;三点在同一平面上,下列图中电场强度的方向表示正确的是( )
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1.如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,已知rM<rN。下列叙述正确的是( )
A.若把一正的试探电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做功,电势能增加
B.若把一正的试探电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服静电力做功,电势能增加
C.若把一负的试探电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做功,电势能减少
D.若把一负的试探电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功,电势能不变
2.关于重力势能和电势能,下列说法中正确的是( )
A.两种势能都是物体单独具有的
B.两种势能的值都与零势能位置选择无关
C.两种势能的变化量,都可以用力做的功来衡量
D.两种势能的值都可正可负,所以都是矢量
3.如图所示为电场中的一条电场线,在这条直线上有a、b两点,用Ea、Eb表示a、b两处的场强大小,则( )
A.因为电场线从a指向b,所以Ea>Eb
B.因为电场线从a指向b,所以b点的电势比a点电势低
C.因为电场线是直线,所以Ea=Eb
D.在a点由静止释放一正的点电荷,电荷将做匀加速直线运动
4.电场中有A、B两点,A点的电势φA=30 V,B点的电势φB=10 V,一个电子由B点运动到A点的过程中,下列几种说法中正确的是( )
A.静电力对电子做功20 eV,电子的电势能减少了20 eV
B.电子克服静电力做功20 eV,电子的电势能增加了20 eV
C.静电力对电子做功20 eV,电子的电势能增加了20 eV
D.电子克服静电力做功20 eV,电子的电势能减少了20 eV
5.如图所示,在O点置一点电荷Q,以O为圆心作一圆。现将一电荷从A分别移到圆上的B、C、D三点,则静电力做功的情况是( )
A.移到B的过程做功最多 B.移到C的过程做功最多
C.移到D的过程做功最多 D.三个过程做功一样多
6.如图所示,在处于O点的点电荷+Q形成的电场中,试探电荷+q由A点移到B点静电力做功为W1。以OA为半径画弧交OB于C,再把试探电荷由A点移到C点静电力做功为W2;由C点移到B点静电力做功为W3,则三次静电力做功的大小关系为( )
A.W1=W2=W3<0 B.W1>W2=W3>0
C.W1=W3>W2=0 D.W3>W1=W2=0
7.如图为某静电场等势面的分布,电荷量为1.6×10-9 C的正点电荷从A经B、C到达D点,从A至D,静电力对电荷做的功为( )
A.4.8×10-8 J