10.3 电势差与电场强度的关系 导学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十章 静电场中的能量 第3节 电势差与电场强度的关系 班级_____ 姓名________学号____ 【课程标准要求】知道匀强电场中电势差与电场强度的关系 【学习目标】 1、 经历探究匀强电场中电势差与电场强度的定量关系的过程，理解关系式的意义 2、 知道电场强度另一个单位“伏每米”的物理意义。 【自主学习 合作探究】 问题1：匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．关系式： 2．物理意义： 3．适用条件： 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＝20cm，∠a＝37°，∠c＝90°，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求： (1)a、b两点的电势差Uab； (2)匀强电场的场强大小和方向。 变式训练1．(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 问题2：电场强度的另一种表述 1． 另一种表述： 2． 公式： 3． 物理意义： 4．方向 5．单位： 例2.如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b两点的电势分别为φa＝－50 V，φb＝－20 V，则ab连线的中点c的电势φc应为(　　) A．φc＝－35 V B．φc＞－35 V C．φc＜－35 V D．无法判断 变式训练2.如图所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以判定(　　) A．φa＞φb＞φc B．Ea＞Eb＞Ec C．φa－φb＝φb－φc D．Ea＝Eb＝Ec 问题3：匀强电场性质的应用 1．等分法 在匀强电场中，如果把某两点的距离等分为几段，则每段两端点间的电势差等于原电势差的。 2．两个推论 (1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势变化都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间的电势差相等。故在匀强电场中，相互平行且长度相等的线段两端点间的电势差相等。 (2)在匀强电场中，相互平行的两条线段，无论它们是否与电场线的方向平行，只要一条线段是另一条线段的n倍，这条线段两端点间的电势差就一定是另一条线段两端点间电势差的n倍。 例3.如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0，A点处的电势为6V，B点处的电势为3V，则电场强度的大小为(　　) A．200V/m B．200V/m C．100V/m D．100V/m 变式训练3．如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别是φA＝15V，φB＝3V，φC＝－3V，由此可以推断D点的电势φD是(　　) A．6 V B．9 V C．3 V D．12 V 问题4：电势φ­x图像和场强E­x图像 例4.(多选)空间中存在沿x轴正方向的电场，x轴上各点的电场强度随x的变化情况如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．x1、x2两处的电势相同 B．电子在x1处的电势能小于在x2处的电势能 C．x＝0处与x1处两点之间的电势差为U＝ D．电子沿x轴从x1处运动到x2处，电场力一直做负功 【当堂检测】 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．E＝适用于任何电场 B．E＝适用于任何电场 C．E＝k适用于真空中的点电荷形成的电场 D．E是矢量，由U＝Ed可知，U也是矢量 2．关于静电场，下列说法正确的是(　　) A．电场强度为0的地方，电势也为0 B．任一点的电场强度方向总是指向该点电势降落最快的方向 C．电场线越密的地方相等距离两点的电势差越大 D．根据公式Uab＝Ed可知，在匀强电场中a、b间的距离越大，电势差就越大 3．如图所示，在E＝400V/m的匀强电场中，a、b两点相距d＝2cm，它们的连线跟电场强度方向的夹角是60°，则Uab等于(　　) A．－8 V　　　B．－4 V　　　C．8 V　　　D．4 V 4．情境：天空中有两块乌云，它们之间的竖直距离为1.0×103 m，水平相距5.0×103 m。受气流影响，两块乌云均以10 m/s的速率沿水平方向互相靠近。 问题：当一块乌云位于另一块乌云正下方时，云间场强达到1.0×106 V/m。若此时两块云间的电场可视为匀强电场，这时空气恰被击穿而变成导体，两块乌云通过空气放电，形成闪电。