10.3 电势差与电场强度的关系（第2课时） 课件 -2023-2024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 10.3 电势差与电场强度的关系 （第2课时） 一、电场线、等势线与带电粒子的运动轨迹分析 1、电势高低的判断方法 电场线法 沿电场线方向电势逐渐降低 做功法 根据，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低 场源法 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低 2、电势能大小的判断方法 做功法 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加 电势法 由公式Ep＝qφ得：正电荷在电势高的地方电势能大； 负电荷在电势低的地方电势能大 能量守恒法 在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小；反之，动能减小，电势能增加 一、电场线、等势线与带电粒子的运动轨迹分析 3、电场中的功能关系 (1)若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变. (2)若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变. (3)除重力、弹簧弹力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化. (4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化. 一、电场线、等势线与带电粒子的运动轨迹分析 练习1、(多选) 某静电场的电场线如图所示，虚线表示一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b为轨迹上的两点。以下判断正确的是(　　) A．粒子带负电 B．a点电势低于b点电势 C．粒子在a点的速率小于在b点的速率 D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能 一、电场线、等势线与带电粒子的运动轨迹分析 练习2、(多选) 如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab＝Ubc，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知(　　) A．三个等势面中，a的电势最高 B．带电质点在P点时的加速度小于在Q点时的加速度 C．带电质点在P点时的电势能大于在Q点时的电势能 D．带电质点在P点时的动能大于在Q点时的动能 √ √ 一、电场线、等势线与带电粒子的运动轨迹分析 练习3、如图所示，虚线为某点电荷电场的等势面，现有两个重力可忽略不计的带电粒子，其比荷相同，二者以相同的速率从同一等势面的a点进入电场后沿不同的轨迹1和2运动，图中a、b、c、d、e是粒子轨迹与各等势面的交点，则可以判断(　　) A．两个粒子的电性相同 B．经过b、d两点时，两粒子的速率相等 C．经过b、d两点时，两粒子的加速度大小相等 D．经过c、e两点时，两粒子的电势能相等 √ 二、静电场中的图像问题 φ－x图象 (1)电场强度的大小等于φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x图线切线的斜率为零，电势存在极值 (2)在φ－x图象中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 (3)在φ－x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断 E－x图象 (1)反映了电场强度随位移变化的规律 (2)E＞0表示电场强度沿x轴正方向，E＜0表示电场强度沿x轴负方向 (3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定 二、静电场中的图像问题 Ep－x图象 (1)反映了电势能随位移变化的规律 (2)图线的切线斜率大小等于电场力大小 (3)进一步判断电场强度、动能、加速度等随位移的变化情况 v－t图象 根据v－t图象中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化，确定电场的方向、电势高低及电势能变化 二、静电场中的图像问题 练习1、(多选) 某静电场在x轴的电势φ的分布如图所示，x2处的电势为φ2，下列说法正确的有(　　) A．将电荷量为q的点电荷从x1移到x2，电场力做的功为qφ2 B．x1处的电场强度为零 C．负电荷从x1移到x2，电势能减小 D．负电荷从x1移到x2，受到的电场力减小 √ √ 二、静电场中的图像问题 练习2、(多选)静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示，x轴正向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷(　　) A．在x2和x4处电势能相等 B．由x1运动到x3的过程中电势能增大 C．由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小 D．由x1运动至x4的过程中电场力先减小后增大 √ √ 二、静电场中的图像问题 练习3、一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0～x2段是关于直线x＝x1对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是(　　) A．x1处电场强度最小，但不为零 B．粒子在0～x2段做匀变速运动，x2～x3段 做匀速直线运动 C．在0、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、 φ3的关系为φ3>φ2＝φ0>φ1 D．x2～x3段的电场强度大小、方向均不变 √ 二、静电场中的图像问题 练习4、如图甲所示，A、B是某电场中一条电场线上的两点。一个带负电的点电荷仅受电场力作用，从A点沿电场线运动到B点。在此过程中，该点电荷的速度随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．A点的电场强度比B点的大 B．A、B两点的电场强度相等 C．A点的电势比B点的电势高 D．A点的电势比B点的电势低 √ 静电场阶段性小结 静电力 静电力的功 电势能 电场强度 电势差 电势 电场 试探电荷 $$