10.3 电势差与电场强度的关系（第二课时）课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

教 学 课 件 10.3 电势差与电场强度的关系(第二课时) 复习回顾： 1、电场强度和电势之间有没有必然的联系? 2、匀强电场中电势差和电场强度之间的关系？ 3、电场线的方向是电势降低最快的方向对不对？ 4、 E=定义式还是决定式？ 5、电场强度三个公式的区别？ 2 匀强电场中的几个推论 能量的单位单子伏特 电场中功能关系与力学知识的综合运用 电场线、等势面和带电粒子运动轨迹的应用 01 02 03 04 目录 CONTENTS φ－x 图象 05 E-X图象 06 Ep －x 图象 07 V-t 图象 08 3 匀强电场中的几个推论 PART 1 4 一、匀强电场强度中的几个推论 ①在匀强电场中任意一条直线上，任意相等距离的 两点间的电势差相等。 A Ｂ C AB=BC θ E UAB=UBC = 若P是线段AB上的一点（不是中点），则 推广： θ E A Ｂ P 6 ②在匀强电场中任意两点的连线的n等分点也将这两点间的电势差n 等分。（几何等分点也是电势差等分点） ③在匀强电场中，两平行且相等，则线段两端点的电势差相等。 E A Ｂ C D UAB =UCD AB∥CD 且 AB=CD 推广： E A Ｂ C D 若AB//CD ，则 例1.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，由此可知c点的电势为(　)A.4 V B.8 V C.12 V D.24 V B 例2、(2024广东深圳耀华实验中学期中)如图所示,在与纸面平行的匀强电场中有A、B、C三个点,其电势分别为8 V、2 V、-4 V,△ABC是等腰直角三角形,斜边AC= m,D是AC的中点,则该匀强电场的场强大小与方向是(　　) A.6 V/m、由A指向C B.12 V/m、由B指向C C.6 V/m、由A指向C D.2 V/m、由D指向B C 例3、(多选题)(2024湖南长沙月考)如图所示,在匀强电场中,A、B、C、D、E、F位于边长为L=2 cm的正六边形的顶点上,匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知A、B、D、E的电势分别为-2 V、0、6 V、4 V。则(　　) A.C点电势φC=2 V B.A、F间电势差UAF=2 V C.C、F间电势差UCF=4 V D.该匀强电场的电场强度大小E=200 V/m CD 例4（多选）.如图，A、B、C、D是匀强电场中的四个点，D是BC的中点，A、B、C构成一直角三角形，AB=1m，电场线与三角形所在的平面平行，已知A点的电势为5V，B点的电势为-5V，C点的电势为15V，据此可以判断（　　） A．C点的电势比D点的电势高 B．场强方向由B指向A C．场强的大小为 D．场强的大小为 AD 能量的单位电子伏特（ev） PART 2 14 二、能量的单位电子伏特（ev） 1、定义：一个静止的电子在电势差为1v 的电场中加速所获得动能定义为1电子伏特，简称1电子伏。记为1ev。 2、W=Uq=1v×1e=1v×1.6×10-19c=1.6×10-19J 所以1ev=1.6×10-19J 3、ev是能量单位 为什么经常用ev表示能量呢？ 4、（1）任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。而电子所带电荷量即为元电荷 （2）用1ev代替1.6×10-19J更加简洁，运算更加方便。 例5、(多选) 一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为17 V、33 V、49 V。下列说法正确的是(　　) A．坐标原点处的电势为1 V B．电场强度的大小为5 V/m C．匀强电场的方向由O点指向c点 D．质子从b点运动到c点，电场力做功为－16 eV AD 18 例6.(2023 长沙二模)(多选)如图，在匀强电场中有边长为5cm的等边三角形ABC，三角形所在平面与匀强电场的电场线平行。0点为该三角形的中心，D、E、F分别为AB、BC和AC边的中点。三角形各顶点的电势分别为φA=4V、φD=6 V、φC=12V，下列说法正确的是( ) A.0 点电势为10V B.匀强电场的场强大小为160V/m，方向由C指向A C.将电子由E 点移到C点，电子的电势能减少了2 eV D.在三角形ABC内切圆的圆周上，D点电势最低 BC 电场中功能关系与力学知识的综合应用 PART 3 20 1、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. 三、电场中功能关系与力学知识 的综合应用 (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. 例7、如图所示，在O点放置一个正电荷。在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q。小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O点为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C两点在同一水平线上，∠BOC＝30°，A点距离OC的竖直高度为h。若小球通过B点的速度为v，试求： (1)小球通过C点的速度大小； (2)小球由A点到C点的过程中 电势能的增加量。 解析　(1)由题意知，B、C两点电势相等，小球由B点到C点只有重力做功，由动能定理得mgR·sin30°＝1/2mvc2－1/2mv 2，解得vC＝ 。 (2)小球由A点到C点，应用动能定理得WAC＋mgh＝1/2mvC2－0， 解得静电力做功WAC＝1/2mvC2－mgh＝1/2mv2＋mgR－mgh。 由电势能变化与静电力做功的关系得 ΔEp＝－WAC＝mgh－1/2mv2－1/2mgR。 电场线、等势面和带电粒子运动轨迹的综合应用 PART 4 26 涉及等势面和电场线的问题常与带电粒子的运动轨迹相结合，分析这类问题的思路如下： (1)根据带电粒子的运动轨迹判断所受合外力的方向(若带电粒子只受静电力，则静电力指向曲线轨迹的凹侧且垂直于等势面)。 (2)由等势面的电势高低判断电场线的方向，再结合带电粒子所受静电力的方向判断粒子的电性(或由带电粒子所受静电力方向及电性判断电场线方向，继而判断等势面的电势高低)。 四、电场线、等势面和带电粒子运动轨迹的综合应用 27 (3)由动能定理判断带电粒子的动能变化，由静电力做功情况判断电势能的变化。 (4)由等差等势面的疏密程度判断电场强度的大小，继而判断带电粒子加速度的变化。 例7、某电场的电场线分布如图中实线所 示，以下说法正确的是(　 　) A．c点电场强度小于b点电场强度 B．b点电势低于c点电势 C．若将一带电荷量为＋q的试探电荷由a点 移动到d点，电荷的电势能将减小 D．若某一点电荷只在静电力的作用下沿虚 线由a点运动到d点，可判断该点电荷一定带 负电 C 例8、(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 BD φ－x 图象 PART 5 31 五、φ－x 图象 1、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 2、可间接求出电场强度E 随x的变化情况，φ-­x 图像切线斜率的绝对值k＝ ＝ ，表示E的大小，电场强度E 的方向为电势降低最快的方向。 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 例9、(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 CD 例10.两个等量点电荷位于x轴上，它们在静电场中的电 势φ随位置x的变化规律如图所示(只画出了部分区域内的 电势)，x轴上有B、C两点，且OB>OC，由图可知(　 　) A．C点的电势低于B点的电势 B．B点的电场强度大小大于C点的电场强度大小，B、C 两点处电场方向相同 C．正电荷可以在x轴上B、C两点之间的某两点做往复 运动 D．负电荷沿x轴从B点移到C点的过程 中静电力先做正功后做负功 B E－x 图象 PART 6 36 六、E－x 图象 1、E­-x 图像中E 的正负反映E 的方向， E 为正表示电场强度沿x 轴正方向， E 为负表示电场强度沿x 轴负方向。 2、E 的数值反映电场强度的大小，由此可以确定电场的强弱分布。 3、E­-x图线与x轴所围的面积表示“两点之间的电势差U ”，电势差的正负由沿电场线方向电势降低判断。 37 例11、(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 BC 例12、某空间存在一条沿x轴方向的电场线，电 场强度E随x变化的规律如图所示，图线关于 坐标原点中心对称，A、B是x轴上关于原点O 对称的两点，C点是OB的中点．则下列说法 正确的是(　 　) A．电势差UOC＝UCB B．电势差UOC>UCB C．取无穷远处电势为零，则O点处电势也为零 D．电子从A点由静止释放后的运动轨迹在一条直线上 D Ep－x 图象 PART 7 40 七、 Ep －x 图象 1、Ep-­x图像表示带电粒子电势能随x的变化规律，根据图像可以分析出静电力做功的正负。 2、Ep­-x图像的斜率k＝ ＝ ＝F，因此Ep­-x图像斜率的大小表示在x方向上带电粒子所受静电力的大小。 41 例13、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 D v－t 图象 PART 8 43 八、 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 例14、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 C 教育课件丨教师总结丨教案丨可以编辑 谢 谢 聆 听 汇报人：Sunny 时间：2020.01.12 $$