第3节 电势差与电场强度的关系-2022-2023学年高一物理同步精品备课教案（人教版2019必修第三册）

第3节　电势差与电场强度的关系（学案） 学习目标　 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，理解电场强度的另一个单位“伏(特)每米”的意义. 一、匀强电场中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电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积. 2.公式：UAB＝Ed. 二、公式E＝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这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＝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. 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 导学探究　公式E＝对任何电场都适用吗？式中d指的是两点间的距离吗？ 例1 (2022·福建期末)如图，在水平向右的匀强电场中，AB间距离L＝4 m，与水平方向夹角为60°，A、B间电势差UAB＝16 V，求： (1)电场强度E的大小； (2)电荷量q＝－2×10－7 C的点电荷从A点运动到B点，静电力所做的功. 针对训练1 如图所示，P、Q两金属板间的电势差为50 V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d＝10 cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板4 cm. (1)求P板及A点的电势. (2)保持两板间的电势差不变，而将Q板向左平移5 cm，则A点的电势将变为多少？ 针对训练2　(2021·青海西宁市高二期末)带有等量异种电荷，相距10 cm的平行板A和B之间有一匀强电场，如图，电场强度E＝2×104 V/m，方向向下.电场中C点距B板为3 cm，D点距A板为2 cm.下列说法正确的是(　　) A.UCD＝1 000 V B.让B板接地，则C点的电势φC＝600 V C.让A板接地，则D点的电势φD＝400 V D.将一个电子从C点移到D点静电力做的功，与将电子先从C点移到P点再移到D点静电力做的功数值不同 二、利用E＝定性分析非匀强电场 U＝Ed只适用于匀强电场的定量计算，在非匀强电场中，不能进行定量计算，但可以定性地分析有关问题. (1)在非匀强电场中，U＝Ed中的E可理解为距离为d的两点间电场强度的平均值. (2)当电势差U一定时，场强E越大，则沿场强方向的距离d越小，即场强越大，等差等势面越密. (3)非等势面上距离相等的两点间的电势差：E越大，U越大；E越小，U越小. 例2 (1)某一电场的电场线和等势面如图甲所示，已知φa＝5 V，φc＝3 V，ab＝bc，则(　　) A.φb＝4 V B.φb＞4 V C.φb＜4 V D.上述情况都有可能 (2)若电场线和等势面如图乙所示，其他条件不变，则答案为(1)中的(　　) 　 针对训练1(2021·临颍县南街高级中学高二期末)如图所示，三个同心圆是一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列.A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上.A、C两点的电势依次为φA＝10 V和φC＝2 V，则B点的电势(　　) A.一定等于6 V B.一定低于6 V C.一定高于6 V D.无法确定 (建议用时：40分钟) 1.(多选)下列说法正确的是(　　) A.由公式E＝得，电场强度E与电势差UAB成正比，与两点间距离d成反比 B.由公式E＝得，在匀强电场中沿电场线方向上两点间距离越大，电场强度就越小 C.在匀强电场中，任意两点间电势差等于场强和这两点沿电场方向的距离的乘积 D.公式E＝只适用于匀强电场 2.如图所示是匀强电场中的一组等势面，每两个相邻等势面间的距离都是25 cm，由此可确定此电场的电场强度的方向及大小为(　　) A.竖直向下，E＝0.4 V/m B.水平向右，E＝0.4 V/m C.水平向左，E＝40 V/m D.水平向右，E＝40 V/m 3.如图所示，沿x轴正方向场强为E的匀强电场中，有一动点从A点开始以O为圆心，r＝OA为半径逆时针转动一周，O与圆周上的A点的连线OA与x轴正方向(E方向)成θ角(θ<)，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 4.(2020·陕西咸阳实验中学高二月考)空气中的负离子对人的健康极为有益，人工产生负离子的最常见方法是电晕放电法.如图所示，在一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电，电压达5 000 V左右，使空气发生电离，从而产生负氧离子(负氧离子为－1价离子)，使空气清新化.针状负极与环形正极间距为5 mm，且视为匀强电场，电场强度为E，电场对负氧离子的作用力大小为F，则