课时10.3 电势差与电场强度的关系-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第三册）

第十章 静电场中的能量 课时10.3 电势差与电场强度的关系 1. 知道公式U=Ed的推导过程。 2. 理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系。 3. 能够熟练应用U=Ed解决有关问题。 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＝。 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。 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。 考点 φ－x、E－x、Ep－x图像的理解及应用 1. φ－x图像的理解和应用 φ－x图像描述的是静电场中沿某一方向电势φ随位置x变化的情况，结合φ－x图像可以分析电势φ的特点，可进一步分析场强E、电荷的电势能等有关问题。 φ－x图像有以下三个方面的应用： （1）根据φ－x图像可以直接判断各点电势的高低，并可根据电势高低关系确定电场强度的方向。 （2）电场强度的大小等于φ－x图线的斜率的绝对值，电场强度为零处，φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零。 （3）根据φ－x图像结合Ep=qφ分析电荷移动时电势能的变化，再结合功能关系可确定电场力做功情况。 2. E－x图像的理解及应用  E－x图像描述静电场中电场强度E沿x轴变化的规律，结合E－x图像可分析电场中的场强E、电势φ的分布规律，进而分析有关问题。 解答关于E－x图像问题可把握以下四点： （1）根据E－x图像可直接判断电场强度，电场强度为正值，说明电场强度方向与规定正方向相同，电场强度为负值，说明电场强度方向与规定正方向相反。 （2）根据E－x图像可判断电势的高低，由图像确定电场线方向后，根据沿电场线方向电势逐渐降低，从而确定电势的高低。 （3）将x轴上一段距离x分成很多微小单元Δx，由公式U=EΔx知，E－x图像中曲线与x轴所围成的“面积”表示电势差U。 （4）据E－x图像结合带电粒子的运动情况可以确定带电粒子的电场力、加速度、电场力做功、电势能变化等。 3. Ep－x图像的理解和应用 Ep－x图像描述的是静电场中某点电荷在某一方向上各点的电势能随位移变化的规律。由ΔEp=－qEx可知Ep－x图线的切线斜率的绝对值等于电场力大小，结合动力学规律可判断加速度、动能等随位移的变化情况。 基础过关练 题组一　对公式UAB=Ed和E=的理解 1.(2022浙江台州期中)对公式U=Ed的理解，下列说法正确的是 (　　 )　　　　　　　　　　　　　　　 A.匀强电场中，沿着电场线方向相等的距离上的电势降落必定相等 B.两点间距离一定时，两点间的电势差越大，两点附近的场强也必定越大 C.此公式适用于所有电场 D.公式中的d是任意两点间的距离 2.(2021广东深圳七中段考)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，相同距离上电势差一定相等 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 题组二　利用公式UAB=Ed定量计算 3.(2022江苏常州横林中学学情调研)如图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R=0.1 m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ。若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E=100 V/m，则O、P两点间的电势差可表示为 (　　 ) A.UOP=-10 sin θ(V) B.UOP=10 sin θ(V) C.UOP=-10 cos θ(V) D.UOP=10 cos θ(V) 4.(2021江苏名校联盟开学考试)如图所示，　A、B两板间电压为600 V，A板带正电并接地，A、B两板间距离为12 cm，C点离A板4 cm，取大地电势为零，下列说法正确的是 (　　 ) ①E=2 000 V/m，φC=200 V ②E=5 000 V/m，φC=-200 V ③电子在C点具有的电势能为-200 eV ④电子在C点具有的电势能为200 eV A.①④ B.②③ C.②④ D.①③ 5.如图所示，在匀强电场中有A、B两点，它们相距2 cm，两点的连线与场强方向成60°角。将一个不知道电荷性质、电荷量为2×10-5 C的电荷由A移到B，其电势能增加了0.2 J。 (1)电荷带正电还是负电?由A到B静电力做的功WAB为多少? (2)A、B两点的电势差UAB为多少? (3)求匀强电场的场强的大小。 题组三　利用公式UAB=Ed定