第4讲 电场强度和电势差关系（讲义）-2020-2021学年高二物理上册同步训练教师免备课

第4讲 电势差和电场关系 1．对比电势和电场强度的定义，结合电场线和等势线判定，电荷在电场中不同位置的电场强度，安培力，加速度，电势，电势能，电势能变化，动能变化，电场力做功情况。 2．在匀强电场中，理解电势差和电场强度的对应关系。 3．理解静电屏蔽现象的原理。 1．会分析几种常见电场的电场线和等势面分布图； 2．会判定电场中各种物理量的大小方向。 常见电场的电场线和等势线 1．等量异种电荷电场线和等势线 两电荷连线上沿电场线方向电势逐渐降低，中垂线是电势为零的等势线。中间竖直平面是等势面。检验电荷在等势面上移动时电场力不做功。 2．等量同种电荷电场线和等势线 两电荷连线上电势最低点是中点，中垂线上，向两边沿电场线方向电势一直降低，无穷远电势为零。 例1．如图，M、N两点分别在点电荷-Q的周围两等势面上，则（　） A．M点的场强较N大 B．M点电势较N低 C．正电荷从M点移至N点时，其电势能减少 D．要比较M、N哪一点电势高，与零电势的选择有关 【答案】C。 【解析】A、根据点电荷的电场的特点可知，距离点电荷近处的电场强，则有M点的场强较N点小，故A错误； B、由题意可知，负点电荷电场线是会聚的，根据沿着电场线的方向，电势是降低的，则M点电势较N高，故B错误； C、正电荷从M点移至N点时，电场力做正功，则其电势能减少，故C正确； D、比较M、N哪一点电势高，即为两点的电势差，与零电势的选择无关，故D错误； 练习1．如图所示为一正点电荷的电场线的分布情况，A、B、C为其中一条电场线上的三点．已知AB=BC，φC=0，φB=5V，则关于A点的电势高低，下列判断中正确的是（　） A．φA>10V B．φA<10V C．φA=l0V D．φA=5V 【答案】A。 【解析】匀强电场中电势差与场强的关系：U=Ed E大处，U也大，愈靠近场源电荷处场强愈大，所以UAB>UBC， 即φA-φB>φB-φC， φA-5V>5V-0 所以φA>10V．故A正确，BCD错误。 例2．如图所示，M、N两点分别放置两个等量异种电荷，A是它们连线的中点，B为连线上靠近N的一点，C为连线中垂线上处于A点上方的一点，在A、B、C三点中（　） A．场强最小的点是A点，电势最高的点是B点 B．场强最小的点是A点，电势最高的点是C点 C．场强最小的点是C点，电势最高的点是A点 D．场强最小的点是C点，电势最高的点是B点 【答案】D。 【解析】画出等量异号电荷的电场线和等势面的分布图象，如图所示： 电场线的疏密程度表示电场强度的大小，在A、B、C三点中，C带电位置电场线最稀疏，故场强最小的点是C点．A、C两个点在一个等势面上，电势相等；沿着电场线电势逐渐降低，故B点电势高于A点电势；故电势最高的点是B点．故D正确，ABC错误。 练习1．A、B为两等量异种电荷，图中水平虚线为A、B连线的中垂线，现将另两个等量异种的检验电荷a、b，如图用绝缘细杆连接后从离AB无穷远处沿中垂线平移到AB的连线，平移过程中两检验电荷位置始终关于中垂线对称．若规定离AB无穷远处电势为零，则下列说法中正确的是（　） A．在AB的连线上a所处的位置电势φa<0 B．a、b整体在AB连线处具有的电势能Ep>0 C．整个移动过程中，静电力对a做正功 D．整个移动过程中，静电力对a、b整体做正功 【答案】B。 【解析】①无穷远及中垂线上电势为零；②电势沿电场线方向降落；[来源:Z|xx|k.Com] A、设AB连线的中点为O．由于AB连线的垂直平分线是一条等势线，且一直延伸到无穷远处，所以O点的电势为零．AO间的电场线方向由A→O，而顺着电场线方向电势逐渐降低，可知，a所处的位置电势φa>0，故A错误。 B、a所处的位置电势φa>0，b所处的位置电势φb<0，由Ep=qφ知，a、b在AB处的电势能均大于零，则整体的电势能Ep>0．故B正确． C、在平移过程中，a所受的静电力与其位移方向的夹角为钝角，则静电力对a做负功，故C错误． D、a、b看成一个整体，原来总电势能为零，在AB处系统总电势能为正，最终所以整个移动过程中，总电势能增大，静电力对a、b整体做负功，故D错误． 例3．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R同时在等势面b上，据此可知（　） A．三个等势面中，c的电势最低 B．带电质点在P点的电势能比在Q点的小 C．带电质点在R点的加速度方向垂直于等势面 D．b带电质点在P点的动能与电势能之和比在Q点的小 【答案】C。 【解析】A、负电荷做曲线运动，电场力指向曲线的内侧；根据轨迹弯曲的方向和负电荷可知电场线向上．故c点电势最高，故A错误； B、利