10.3 电势差与电场强度的关系 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

DIANSHICHAYUDIANCHANGQIANGDUDEGUANXI 3　电势差与电场强度的关系 梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养 / 课时对点练 第十章 1.知道电势差与电场强度的关系式，了解其适用条件. 2.会用关系式U＝Ed处理匀强电场问题. 3.知道电场强度的另一种求法，理解电场强度的另一个单位“伏 (特)每米”的意义. 学习目标 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 答案　公式E＝ 只适用于匀强电场，公式中的d指的是两点沿电场方向的距离，而不是两点间的距离. 导学探究 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，而是沿电场方向的距离. 3.电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向. 4.电场强度与电势都是用比值定义的物理量，它们都仅由电场本身性质决定，根据公式E＝ 不能得出电场强度和电势有直接关系，即电场强度大的点电势不一定高，电势高的点电场强度不一定大. 知识深化 如图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝2 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，电场强度大小E＝100 V/m，则O、P两点的电势差可表示为（ ） A.UOP＝－200sin θ (V) B.UOP＝200sin θ (V) C.UOP＝－200cos θ (V) D.UOP＝200cos θ (V) 例1 A 在匀强电场中，两点间的电势差U＝Ed，而d是沿电场强度方向上的距离，所以dOP＝R·sin θ，沿电场线方向电势降低，故：UOP＝－100×2sin θ＝－200sin θ(V)，故A正确，B、C、D错误. (2022·江西宜春实验中学高二月考)如图，A、B、C三点在匀强电场中，AC⊥BC，∠CAB＝37°，BC＝10 cm，把一个电荷量q＝1×10－5 C的正电荷从A移到B，静电力不做功；从B移到C，静电力做功为－8×10－3 J，则该匀强电场的电场强度大小和方向是(cos 37°＝0.8)（ ） A.800 V/m，垂直AC向下 B.800 V/m，垂直AC向上 C.10 000 V/m，垂直AB斜向下 D.10 000 V/m，垂直BC斜向上 例2 C 由题意，将正电荷从A移到B，静电力不做功，则A与B电势相等，AB连线是一条等势线. 1.电势差的三种求解方法 (1)应用定义式UAB＝φA－φB来求解. 规律总结 (3)应用关系式UAB＝Ed(匀强电场)来求解. 2.在应用关系式UAB＝Ed时可简化为U＝Ed，即只把电势差大小、电场强度大小通过公式联系起来，电势差的正负、电场强度的方向可根据题意另作判断. (2021·西宁市高二期末)带有等量异种电荷，相距10 cm的平行板A和B之间有一匀强电场，如图，电场强度E＝2×104 V/m，方向向下.电场中C点距B板为3 cm，D点距A板为2 cm.下列说法正确的是（ ） A.UCD＝1 000 V B.让B板接地，则C点的电势φC＝600 V C.让A板接地，则D点的电势φD＝400 V D.将一个电子从C点移到D点静电力做的功，与将电子先从C点移到P点再 移到D点静电力做的功数值不同 针对训练1 B CD两点间的电势差为UCD＝－EdCD＝－2×104× (0.1－0.02－0.03) V＝－1 000 V，故A错误； 让B板接地，B板电势为零，则C点电势φC＝EdCB＝2×104×3×10－2 V＝600 V，故B正确； 让A板接地，A板电势为零，则D点电势φD＝－EdDA＝－400 V，故C错误； 将一个电子从C点移到D点静电力做的功，与将电子先从C点移到P点再移到D点静电力做的功数值相同，故D错误. 二、利用E＝ 定性分析非匀强电场 U＝Ed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，U＝Ed中的E可理解为距离为d的两点间电场强度的平均值. (2)当电势差U一定时，电场强度E越大，则沿电场强度方向的距离d越小，即电场强度越大，等差等势面越密. (2021·东北师大附中期中)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a、b连线的中点c的电势应为（ ） A.φ c＝－35 V B.φ c＞－35 V C.φ c＜－35 V D.无法判断 例3 B 如图所示，三个同心圆是一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列.A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上.A、C两点的电势依次为φA＝10 V和φC＝2 V，则B点的电势 （ ） A.一定等于6 V B.一定低于6 V C.一定高于6 V D.无法确定 针对训练2 B 根据点电荷电场强度公式可知，EA＞EB＞EC，又AB＝BC，由U＝Ed可以判断UAB＞UBC，所以φB＜6 V，故选B. 返回 公式E＝对任何电场都适用吗？式中d指的是两点间的距离吗？ 1.公式E＝及UAB＝Ed的适用条件都是匀强电场. BC间电势差为UBC＝＝ V＝－800 V，所以B点的电势低. 该匀强电场的电场强度大小为E＝＝ V/m＝10 000 V/m，因为沿电场线方向电势降低，故电场强度方向垂直AB斜向下.故选C. (2)应用关系式UAB＝来求解. 由题图可知这是一个非匀强电场，且Ea＞Ec＞Eb，即从b到a电场强度越来越大，则Ubc＝bc·d，Uca＝ca·d，其中bc、ca分别为bc段和ca段的平均电场强度，且bc＜ca，Ubc＜Uca，即φb－φc＜φc－φa，得φc＞－35 V，B正确. $$