内容正文:
物理·必修第三册
教材梳理预新知
知识探究释疑惑
课时作业提能力
随堂自测夯基础
第3节 电势差与电场强度的关系
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知识导图
学科素养
物理观念:知道电势差与电势强度的关系UAB=Ed和其适用条件
科学思维:理解公式E=eq \f(UAB,d)中d和UAB的意义,会用其解决相关问题
科学探究:从试探电荷在电场中的移动,领会匀强电场中电势差与电场强度关系的推导过程
科学态度与责任:准确区分三个公式E=eq \f(F,q)、E=keq \f(Q,r2)和E=eq \f(U,d)的适用条件
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[知识梳理]
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
1.关系式:UAB= Ed 或E= eq \f( UAB , d ) .
2.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.
3.适用条件: 匀强 电场.
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二、公式E=eq \f(UAB,d)的意义
1.意义:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点之间的 电势差 与两点 沿电场强度方向的距离 之比.
2.电场强度的另一种表述:电场强度在数值上等于沿 电场 方向单位距离上降低的 电势 .
3.电场强度的另一个单位:由E=eq \f(UAB,d)可导出电场强度的另一个单位,即 伏每米 ,符号为 V/m .1 V/m =1 N/C.
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[基础自测]
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)由公式E=eq \f(U,d)可知,电场强度与电势差U成正比.( × )
(2)电场线的方向就是电势逐渐降落的方向.( × )
(3)沿电场线方向任意相同距离上的电势差必相等.( × )
(4)在匀强电场中,任意两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积.( × )
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2.(多选)场强为E=1.0×102 V/m的匀强电场中,有相距d=2.0×10-2 m的a、b两点,则a、b两点间的电势差可能为( )
A.1.0 V
B.2.0 V
C.3.0 V
D.4.0 V
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解析:AB [如图:
最大:UAB=E·d=2 V 最小:UAB=0
故:0≤UAB≤2 V,A、B可能,C、D不可能.故A、B正确.]
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对关系式U=Ed和E=eq \f(U,d)的理解
[探究导入]
如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN.M、N两点间的电势差UMN与O、M两点间的电势差UOM哪个大?
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提示:UMN<UOM.
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[探究归纳]
1.关系式表明了电场强度与电势差的关系
大小关系
由E=eq \f(U,d)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
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
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
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2.在非匀强电场中,公式E=eq \f(U,d)可用来定性分析问题,由E=eq \f(U,d)可以得出结论:
在等差等势面越密的地方场强就越大,如图甲所示.再如图乙所示,a、b、c为某条电场线上的三个点,且距离ab=bc,由于电场线越密的地方电场强度越大,故Uab<Ubc.
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[例1] 如图所示,在匀强电场中,电荷量q=5.0×10-10 C的正电荷由a点移到b点和由a点移到c点,电场力做功都是3.0×10-8 J,已知a、b、c三点的连线组成了一个直角三角形,ab=2