第10章 第3节 电势差与电场强度的关系（课件+课时作业）-新教材高中物理必修第三册【优化指导】人教版

第3节　电势差与电场强度的关系 [核心素养] [学习目标] 1.物理观念：匀强电场中UAB＝Ed，E＝． 2．科学思维：理解匀强电场中电势差与电场强度的关系和具体应用． 1.知道电势差与电场强度的关系式，了解其适用条件． 2．会用关系式U＝Ed处理匀强电场问题． 3．知道电场强度的另一种求法，了解电场强度的另一个单位“伏[特]每米(V/m)”的意义． 一、电势差与电场强度的关系 1．关系式：UAB＝Ed． 2．适用条件：匀强电场，d是沿电场线方向两点间的距离． 3．物理意义 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积． 二、用电势差计算匀强电场的电场强度 1．公式：E＝．[来源:Zxxk.Com] 2．物理意义 在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向的距离的比值．也就是说，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势． 3．电场强度的另一个单位：伏[特]每米，符号为V/m.1 N/C＝1 V/m． 1．判断正误． (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)匀强电场的场强等于沿电场线方向每单位长度上的电势差值．(√) (4)只有沿电场线方向，电势才降低．(×) (5)沿电场线方向电势降落得最快．(√) 2．关于匀强电场中的电场强度和电势差的关系，下列说法正确的是(　　) A．任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 B．沿电场线方向上，相同距离上电势降落一定相等 C．电势降落的方向一定是电场强度的方向 D．电势降落最快的方向不一定是电场强度的方向 B　[公式UAB＝Ed中的d是沿电场强度的方向上两点间的距离，A错误；沿电场线方向上，相同距离上电势降落相等，B正确；在匀强电场中，沿不同方向电势均可减小，但沿电场强度方向电势降落最快，C、D错误．] 3．如图所示，匀强电场的电场强度E＝100 V/m，A、B两点相距LAB＝10 cm，A、B连线与电场线夹角为60°，则UBA为(　　) [来源:Zxxk.Com] A．－10 V　　　　　 B．10 V C．－5 V D．－3 V C　[根据匀强电场电场强度和电势差公式可得UBA＝－UAB＝－ELABcos 60°＝－5 V，故C正确．] 4．如图所示是一个匀强电场的等势面示意图，每两个相邻的等势面相距2 cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是(　　) A．竖直向下，E＝100 V/m B．水平向左，E＝100 V/m C．水平向左，E＝200 V/m D．水平向右，E＝200 V/m B　[电场强度E＝＝100 V/m，电场强度的方向垂直于等势面指向电势降落的方向，即水平向左，选项B正确．] 探究点一　公式在匀强电场中的推导和应用 电场强度为E的匀强电场中，有一带电量为＋q的粒子在静电力的作用下由A点移到B点．试就下面两种情况推导公式UAB＝Ed． 甲　　　　　　　乙 (1)A、B两点位于同一条电场线上，如图甲所示． (2)A、B两点不在同一条电场线上，A、B两点间的电势差为UAB，距离为L，AB与电场E的方向间的夹角为θ，如图乙所示． 提示　(1)W＝Eqd＝qUAB，UAB＝Ed (2)W＝EqLcos θ＝qUAB，UAB＝ELcos θ＝Ed． 1．对关系式U＝Ed及E＝的进一步理解 (1)大小关系：由E＝可知，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势． (2)方向关系：电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向． (3)物理意义：电场强度是电势差对空间位置的变化率，反映了电势随空间变化的快慢． 2．应用U＝Ed解决问题应注意以下几点 (1)此式只适用于匀强电场，对非匀强电场可定性讨论． (2)d是电场中两点在电场方向的距离． (3)由公式E＝知，在匀强电场中，场强等于沿场强方向每单位长度上的电势差． (4)单位“V/m”与“N/C”是相等的． 　如图所示，两个平行金属板AB中间为一匀强电场，A、B相距10 cm，CD为电场中的两点，CD＝8 cm，CD连线和电场方向成60°角，C点到A板的距离为2 cm，已知电子从C点移到D点，静电力做功为3.2×10－17 J．求： (1)匀强电场的电场强度； (2)A、B两点间的电势差； (3)若将A板接地，则C、D两点的电势各为多大？ 解析　(1)由W＝qU得 UCD＝＝＝200 V 由几何关系得d＝CDcos 60°＝8 cm×＝4 cm E＝＝＝5 000 V/m． (2)UAB＝－E·AB＝5 000 V/m×0.1 m＝－500 V． (3)UAC＝－E·AC＝5 000 V/m×0.02 m＝－100 V UAC＝φA－φC 由于φA＝0，则φC＝10