第10章 3.电势差与电场强度的关系-（课件）【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理必修 第三册（人教版）

高中物理 必修 第三册 赢在微点 轻松课堂 物理 第十章 静电场中的能量 3.电势差与电场强度的关系 3 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 稳健启程 新知初步构建 课前·新知初探 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 细研深究 萃取知识精华 课堂·合作探究 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 14 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 16 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 18 —— —— 即时训练 巩固当堂所学 随堂·达标自测 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 24 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 3.电势差与电场强度的关系 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 27 1.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系UAB=Ed,能够推导出这个关系式。 2.知道电场强度的另一种关系,了解场强的另一个单位“伏特每米”的意义。 3.会用关系式UAB=Ed或E=进行有关的计算。 电气设备发生接地故障时,在散流区(此区域内有不同的电势分布)行走的人,其两脚所处位置的电势不同,两脚之间(一般人的跨步约为0.8 m)的电势差称为跨步电压。人体距电流入地点越近,其所承受的跨步电压越高。人体受到跨步电压作用时,电流将从一只脚经跨步到另一只脚与大地形成回路。触电者的症状是脚发麻、抽筋、跌倒在地。跌倒后,电流可能改变路径(如从头到脚或手)而流经人体重要器官,使人丧命。当发现高压线路落地,千万不要靠近,更不要大步走,应赶快把双脚并在一起,用一条腿或两条腿跳离危险区。 为什么人距电流入地点越近,跨步电压越高呢? 电势差 沿电场强度方向的距离 电场 电势 伏特每米 知|识|梳|理 一、电势差和电场强度的关系 1.关系式:UAB=___________,d是沿___________方向的距离。 2.适用条件:匀强电场。 3.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___________的距离的乘积。 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间的___________与两点_____________________之比。 2.电场强度的另一种表述:在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿___________方向单位距离上降低的___________。 3.场强的另一个单位:由E=可导出场强的另一个单位,即___________,符号为V/m。1 _______=1 N/C。 V/m Ed 电场 电场方向 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)由公式E=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)E=与E=k中的q和Q表示相同的含义。( ) (4)沿电场线方向任意相同距离上的电势差必相等。( ) (5)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。( ) × × × × × 2.如图为某匀强电场的等势面分布图,每两个相邻等势面相距2 cm,则该匀强电场的场强大小和方向分别为(　　) A.E=400 V/m,竖直向上 B.E=100 V/m,竖直向上 C.E=100 V/m,水平向左 D.E=400 V/m,水平向左 答案与解析 解析　电场方向与等势面垂直且指向电势降低的方向,故电场方向水平向左,由U=Ed可得E== V/m=100 V/m,C项正确。 答案　C 探究一 对关系式U=Ed和E=的理解 1.公式U=Ed和E=的适用条件都是匀强电场。 2.由E=可知,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。式中d不是两点间的距离,而是两点所在等势面间的距离,只有当两点在匀强电场中的同一条电场线上时,才是两点间的距离。 3.电场中电场强度的方向是电势降低最快的方向。 【例1】　如图所示,匀强电场场强E=100 V/m,A、B两点相距10 cm,A、B连线与电场线夹角为60°,则UBA的值为(　　) A.-10 V B.10 V C.-5 V D.-5 V 答案与解析 解析　A、B两点沿电场线方向的距离d=lcos 60°=0.1× m=0.05 m,B点的电势低于A点的电势,则UBA=-Ed=-100×0.05 V=-5 V,C项正确。 答案　C (1)例1中沿AB方向电势是均匀降低的吗? (2)例1的电场中有一条与AB平行且长度相等的线段CD,UCD与UAB有何关系? 提示　(1)在匀强电场中,沿任意一个方向,电势都是均匀变化的,故沿AB方向电势是均匀降低的。 (2)UCD=UAB。 【针对训练1】　如图所示,在某匀强电场中有M、N、P三点,在以它们为顶点的三角形中, M= 30° 、P=90°,直角边NP的长度为4 cm。电场方向与三角形所在平面平行。已知M、N和P点的电势分别为3 V、15 V和12 V,则电场强度的大小为(　　) A.150 V/m B.75 V/m C.225 V/m D.75 V/m 答案与解析 解析　过P点作斜边MN的垂线交MN于O点,由几何知识可知N、O间的距离NO=2 cm,M、O间的距离MO=6 cm,由匀强电场的特点和几何关系得O点的电势为φO=12 V,即O、P两点在同一等势面上,电场强度E==150 V/m,A项正确,B、C、D三项错误。 答案　A 探究二 利用E=定性分析非匀强电场 E=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,公式E=中的E可理解为距离为d的两点间的平均电场强度。 (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)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】　如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,φA=50 V,φC=20 V,则A、C连线中点B的电势φB(　　) A.等于35 V B.大于35 V C.小于35 V D.等于35 V 答案与解析 解析　从电场线疏密可以看出EA>EB>EC,则UAB>UBC,所以φB<=35 V,C项正确。 答案　C 【针对训练2】　(多选)如图所示,a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点,c为ab的中点。a、b电势分别为φa=5 V,φb=3 V,下列叙述正确的是(　　) A.该电场在c点处的电势一定为4 V B.a点处的场强Ea一定大于b点处的场强Eb C.一正电荷从c点运动到b点,电势能一定减少 D.一正电荷运动到c点时受到的电场力方向由a指向c 答案与解析 解析　该电场不一定是匀强电场,无法比较a、b两点的电场强度大小,c点的电势也不一定为4 V,但电场方向由a→b,正电荷在c点所受电场力方向一定由a指向c,正电荷由c运动到b的过程中,电场力做正功,电势能一定减少,故C、D两项正确,A、B两项错误。 答案　CD 1.(多选)下列说法中正确的是(　　) 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 答案与解析 解析　E=只适用于匀强电场,A项错误;E=适用于任何电场,B项正确;E=k适用于真空中的点电荷形成的电场,C项正确;在公式U=Ed中,E是矢量,U是标量,D项错误。 答案　BC 2.如图所示,在E=500 V/m的匀强电场中,a、b两点相距d=2 cm,它们的连线与场强方向的夹角是60°,则Uab等于(　　) A.5 V B.10 V C.-5 V D.-10 V 答案与解析 解析　Uab=-Edcos 60°=-5 V,C项正确。 答案　C 3.a、b、c、d是匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点。电场线与矩形所在平面平行。已知a点的电势为20 V,b点的电势为24 V,d点的电势为4 V,如图所示,由此可知c点的电势为(　　) A.4 V B.8 V C.12 V D.24 V 答案与解析 解析　根据匀强电场的特点,Uad=Ubc,即φa-φd=φb-φc,解得φc=8 V,B项正确。 答案　B 4.如图所示,a、b、c是正点电荷的电场中一条电场线上的三个点,电场线的方向由a到c,且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,则下列结论中错误的是(　　) A.φa>φb>φc B.Ea>Eb>Ec C.φa-φb>φb-φc D.φa-φb=φb-φc 答案与解析 解析　沿电场线方向电势降低,根据电场线方向可知φa>φb>φc,A项正确;a、b、c是正点电荷一条电场线上的三个点,由电场线的特点:电场线从正电荷出发,所以可以判断出正电荷位于a的左侧,所以a处的电场强度最大,c处的电场强度最小,B项正确;由于a处的电场强度大,根据U=Ed,可知a、b两点间的电势差大于b、c两点之间的电势差,即φa-φb>φb-φc,C项正确,D项错误。综上所述,故选D。 答案　D 　　空气负离子如同阳光一样,是人类必不可少的物质。但负离子的寿命很短,在清洁的空气中只有几分钟,而在污浊的环境里仅有几秒钟,甚至更短。在旷野、海滨、山村、瀑布、喷泉等地,由于大气压低,灰尘少,温度高,空气中电离出的负离子多,其寿命可达到20多分钟。在自然状态下,空气分子的极性呈中性,即不带电荷,但在宇宙射线、紫外线、微量元素辐射、雷击闪电等作用下,空气分子会失去一部分围绕原子核旋转的最外层电子,使空气发生电离。逃逸原子核束缚的电子称为自由电子,带负电荷。当自由电子与其他中性气体分子结合后,就形成带负电荷的空气负离子。2010年某公司成功研发负离子转换器和纳子富勒烯负离子释放器专利技术,突破传统负离子生成的技术瓶颈,可以生成等同于大自然产生的小粒径、高活性生态级负离子,开创了负离子生成技术的生态时代。 【快乐体验】　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,电场强度大小为E,电场对负氧离子的作用力为F,则(　　) A.E=103 N/C,F=1.6×10-16 N B.E=106 N/C,F=1.6×10-16 N C.E=103 N/C,F=1.6×10-13 N D.E=106 N/C,F=1.6×10-13 N 答案与解析 解析　针状负极与环形正极间的电场为匀强电场,所以E== V/m=106 V/m,负氧离子受力F=qE=1.6×10-19×106 N=1.6×10-13 N,D项正确。 答案　D $$