第10章 3.电势差与电场强度的关系-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册教用课件(人教版)
2026-04-01
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 3. 电势差与电场强度的关系 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 3.07 MB |
| 发布时间 | 2026-04-01 |
| 更新时间 | 2026-04-01 |
| 作者 | 拾光树文化 |
| 品牌系列 | 优学精讲·高中同步 |
| 审核时间 | 2026-04-01 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57123875.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中物理课件围绕“匀强电场中电势差与电场强度的关系”展开,通过情境问题引导学生从静电力做功的两种计算方法推导U=Ed,连接静电力做功公式与电势差定义,构建知识支架。
其亮点在于以问题驱动(科学探究)和实例分析(科学思维)为主,如情境导入中通过电荷移动做功对比推导关系,素养培优部分用等分法确定等势面。帮助学生深化对公式适用条件的理解,教师可借助系统例题和练习提升教学效率。
内容正文:
3.电势差与电场强度的关系
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,了解电场强度的另一个单位“伏每米”的意义。
3.会用关系式UAB=Ed或E=进行有关的计算。
学习目标
01
知识点 匀强电场中电场强度与电势差的关系
04
素养培优
目 录
05
随堂演练 教师独具
06
课时作业
01
PART
知识点
匀强电场中电场强度与电势差的关系
目 录
情境:如图甲所示,在电场强度为E的匀强电场中,A、B是相距为d且沿电
场方向上的两点,其电势差为UAB,现将一个电荷量为q的电荷由A移到B。
甲
问题:(1)从力和位移的角度计算静电力所做的功;
提示: WAB=Fd=qEd;
物理·必修第三册
目 录
(2)通过A、B间的电势差计算静电力所做的功;
提示:WAB=qUAB;
(3)比较两次计算功的大小并总结电势差与电场强度的关系;
提示:两次计算功的大小相等,UAB=Ed;
(4)如果A、B两点不在同一条电场线上(如图乙),上述结论还成立
吗?请尝试进行论证。
乙
提示:WAB=Flcos θ=Fd=qEd,WAB=qUAB,UAB=Ed。故仍成立。
物理·必修第三册
目 录
1. 关系式:UAB= 。
2. 物理意义:匀强电场中两点间的电势差等于 与这两点
沿 方向的距离的乘积。
3. 适用条件: 。
Ed
电场强度
电场
匀强电场
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目 录
(1)关系式:E= 。
(2)物理意义:在匀强电场中,电场强度的大小等于两点之间的电势差
与这两点沿电场强度方向的距离之比。
(3)电场强度的另一个单位:由E=可知电场强度的另一个单位为伏
特每米,符号为V/m,且1 V/m=1 N/C。即电场强度在数值上等于沿电场
方向单位距离上降低的 。
提示:电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向。
电势
4. 电场强度的另一种表述
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目 录
【易错辨析】
(1)由公式E=得电场强度跟两点的电势差成正比,跟两点的距离成
反比。 ( × )
(2)匀强电场中沿电场线方向,任何相同距离上电势降落必定相等。
( √ )
(3)匀强电场中电势降低的方向必是电场强度方向。 ( × )
×
√
×
物理·必修第三册
目 录
1. 公式E=及UAB=Ed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,而是沿电场方向的距离。
3. 电场中电场强度的方向就是电势降落最快的方向。
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。
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目 录
【例1】 如图所示,A、B、C是匀强电场中一直角三
角形的三个顶点,其中∠C=30°,AB方向与电场方向平行,AC边长0.8
m。已知A、C两点的电势φA=9 V,φC=3 V,下列说法正确的是( )
A. 匀强电场的电场强度大小为7.5 V/m
B. 匀强电场的电场强度大小为15 V/m
C. 匀强电场的电场强度大小为5 V/m
D. B点比C点电势低
√
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目 录
解析:由题图可知,BC边与电场线方向垂直,为等势线,则φB=φC=3
V,由几何知识可知dAB=dACsin 30°=0.8× m=0.4 m,则匀强电场的电
场强度大小为E== V/m=15 V/m,故A、C、D错误,B正确。
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目 录
【例2】 (U=Ed公式的应用 )如图所示,P、Q两金属板间的电势差为50 V,板间存在匀强电场,方向水平向左,板间的距离d=10 cm,其中Q板接地,两板间的A点距P板4 cm。
(1)求P板及A点的电势;
答案:-50 V -30 V
解析:板间电场强度方向水平向左,可知Q板电势最高。Q板接地,则电势
φQ=0,板间各点电势均为负值。
电场强度大小E== V/m=5×102 V/m
Q、A间电势差UQA=Ed'=5×102×(10-4)×10-2 V=30 V
所以A点电势φA=-30 V,同理可求得P板电势φP=-50 V。
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目 录
(2)保持两板间的电势差不变,将Q板向左平移5 cm,则A点的电势将变
为多少?
答案:-10 V
解析:当Q板向左平移5 cm时,两板间距离d″=(10-5)cm=5 cm
Q板与A点间距离变为d‴=(10-4)cm-5 cm=1 cm
电场强度大小E'== V/m=1.0×103 V/m
Q、A两点间的电势差UQA'=E'd‴=1.0×103×1.0×10-2 V=10 V
所以A点电势φA'=-10 V。
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目 录
方法技巧
电势差的三种求解方法
(1)应用定义式UAB=φA-φB来求解。
(2)应用关系式UAB=来求解。
(3)应用关系式UAB=Ed(匀强电场)来求解。
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目 录
02
PART
素养培优
目 录
公式E=的应用
一、公式E=在非匀强电场中的定性应用
1. UAB=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。
2. 在同一幅等势面图中,相邻等差等势面间的间距越小(等差等势面越
密),电场强度E就越大。
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目 录
实例分析:如图甲所示,在等差等势面中等势面越密的地方电场强度就越
大;如图乙所示,a、b、c为某条电场线上的三个点,且距离ab=bc,由于
电场线越密的地方电场强度越大,故Uab<Ubc。
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目 录
【典例1】 〔多选〕如图所示为某一电场的电场线和等势面。已知φa=5
V,φc=3 V,ab=bc,b点电势为φb,b、d在同一等势面上。以|Wac|表
示点电荷q由a点移到c点过程中静电力做功的大小,|Wdc|表示点电荷q由
d点移到c点过程中静电力做功的大小,则( )
A. φb>4 V B. φb<4 V
C. |Wac|=2|Wdc| D. |Wac|>2|Wdc|
√
√
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目 录
解析:由电场线的疏密程度可知ab段上各点电场强度大于bc段上各点电场
强度,由U=Ed可定性判断出Uab>Ubc,即φa-φb>φb-φc,所以φb<
=4 V,故A错误,B正确;又因为Uac=Uab+Ubc,所以Uac>2Ubc,
b、d在同一等势面上,有φb=φd,故Uac>2Udc,由静电力做功W=qU,
得|Wac|>2|Wdc|,故C错误,D正确。
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目 录
二、等分法确定匀强电场中的等势面和电场线
1. 等分法:由于匀强电场中沿任意一条直线电势降落都是均匀的,如果把
某两点间的距离等分为n段,则每段两端点间的电势差等于原电势差的,
像这样采用等分间距求电势的方法,叫作等分法。
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目 录
结论1:匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC=,如图甲
所示。
结论2:匀强电场中若两线段AB∥CD,且AB=CD,则UAB=UCD(或φA-φB
=φC-φD),同理有UAC=UBD,如图乙所示。
2. 两个重要结论
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目 录
3. 确定匀强电场的电场方向的方法
先由等分法确定电势相等的点,画出等势面(线),然后根据电场线与等
势面(线)垂直画出电场线,且电场线的方向由电势高的等势面(线)指
向电势低的等势面(线),电场线的方向就是电场方向。
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目 录
【典例2】 如图所示,A、B、C为一等边三角形的三个顶点,某匀强电场
的电场线平行于该三角形平面。现将电荷量为1×10-8 C的正点电荷从A点
移到B点,静电力做的功为3×10-6 J,将另一电荷量为1×10-8 C的负点电
荷从A点移到C点,克服静电力做的功为3×10-6 J。
(1)UAB、UAC、UBC各为多少?
答案: 300 V 300 V 0
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目 录
解析:正点电荷从A点移到B点时,静电力做正功,故A点电势高于B点电
势,可求得电势差UAB== V=300 V
负点电荷从A点移到C点,静电力做负功,A点电势高于C点电势,可求得
电势差UAC==300 V
可得B、C两点电势相等,故电势差UBC=0。
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目 录
(2)画出电场线方向;
答案:见解析图
解析:由(1)中分析知BC为一条等势线,所以电场线垂直于BC,设D为BC的中点,则电场线方向由A指向D,如图所示。
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目 录
(3)若AB边长为2 cm,求电场强度。
答案:1×104 V/m
解析:AB在电场强度方向的投影长度d等于线段AD的长度,故
由匀强电场中电势差与电场强度的关系式可得E==
V/m=1×104 V/m。
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目 录
03
PART
随堂演练 教师独具
目 录
1. (UAB=Ed的理解)关于匀强电场中的电场强度和电势差的关系,下列
说法正确的是( )
A. 任意两点间的电势差等于电场强度和这两点间距离的乘积
B. 沿电场线方向上,相同距离上电势降落一定相等
C. 电势降落的方向一定是电场强度的方向
D. 电势降落最快的方向不一定是电场强度的方向
解析: 公式UAB=Ed中的d是沿电场强度的方向上两点间的距离,A
错误;沿电场线方向上,相同距离上电势降落相等,B正确;在匀强电
场中,沿不同方向电势均可降低,但沿电场强度方向电势降落最快,
C、D错误。
√
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目 录
2. (UAB=Ed的应用)如图所示,在匀强电场中,A、B两点相距10 cm,E
=100 V/m,AB与电场线方向的夹角θ=120°,则A、B两点间的电势差
UAB为( )
A. 5 V B. -5 V
C. 10 V D. -10 V
解析: A、B两点在电场强度方向上的距离d=lAB·cos(180°-120°)
=10× cm=5 cm。由于φA<φB,则根据U=Ed得电势差UAB=-Ed=-
100×5×10-2 V=-5 V,故选B。
√
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目 录
3. (定性分析非匀强电场中电势差与电场强度的关系)如图所示为某建筑
物上的避雷针和带电云层之间的电场线分布示意图,a、b、c是同一电场线
上的点,且ab=bc,则( )
A. 带电云层带正电
B. a、b、c三点的电场强度相同
C. a、b间与b、c间的电势差相等
D. 云层上的电荷导入大地时,电流从避雷针流向云层
√
物理·必修第三册
目 录
解析: 电场线方向指向云层,则云层带负电,A项错误;电场线的密度
越大,电场强度越大,故Ea>Eb>Ec,B项错误;ab=bc,但由题图可知该
电场并非匀强电场,故a、b间与b、c间电势差不相等,C项错误;云层带
负电,地面则可视为带正电,当云层上的负电荷导入大地时,因电流方向
与负电荷定向运动方向相反,即电流从避雷针流向云层,D项正确。
物理·必修第三册
目 录
4. (用等分法确定匀强电场中等势线和电场线)如图所示,a、b、c、d是
匀强电场中的四个点,它们正好是一个平行四边形的四个顶点,电场线与
平行四边形所在的平面平行。已知a点的电势是2 V,b点的电势是5 V,c点
的电势是9 V。由此可知,d点的电势为( )
A. 6 V B. 7 V
C. 9 V D. 5 V
解析:A匀强电场中,在同一方向上每前进相同的距离,电势的改变量
相等,故φa-φd=φb-φc,代入数据有2 V-φd=5 V-9 V,解得φd=6 V,
故A正确。
√
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目 录
04
PART
课时作业
目 录
知识点 匀强电场中电场强度与电势差的关系
1. (2025·重庆九龙坡期中)关于静电场,下列结论普遍成立的是( )
A. 在正电荷或负电荷产生的静电场中,电场强度方向都指向电势降低最
快的方向
B. 电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低
C. 匀强电场中任意两点之间的电势差只与电场强度有关
D. 在电场强度越大的地方,电荷的电势能也越大
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物理·必修第三册
目 录
解析: 在正电荷或负电荷产生的静电场中,电场强度方向都指向电势
降低最快的方向,故A正确;电场强度与电势没有直接关系,所以电场强
度大的地方电势不一定高,电场强度小的地方电势不一定低,故B错误;
根据U=Ed,可知匀强电场中任意两点之间的电势差除了与电场强度有关
外,还与两点沿电场强度方向的距离有关,故C错误;根据Ep=qφ,可知
电场强度与电势能没有直接关系,在电场强度越大的地方,电荷的电势能
不一定越大,故D错误。
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物理·必修第三册
目 录
2. 〔多选〕(2025·河南开封期中)下面是某同学对一些公式的理解,其
中正确的是( )
A. E=仅适用于匀强电场
B. 电势差的比值定义式Uab=适用于任何电场,且Uab跟Wab、q无关
C. 由公式φ=可知,电场中某点的电势φ与q成反比
D. 由Uab=Ed可知,电场中任意两点a、b间的距离越大,两点间电势差也
一定越大
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目 录
解析:E=仅适用于匀强电场,故A正确;电势差的比值定义式Uab=适用于任何电场,且Uab跟Wab、q无关,故B正确;电势的比值定义式为φ=,但电场中某点的电势φ与q无关,故C错误;Uab=Ed中的d指的是a、b两点沿电场强度方向的距离,所以电场中任意两点a、b间的距离越大,a、b两点沿电场强度方向的距离不一定越大,则两点间电势差不一定越大,故D错误。
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物理·必修第三册
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3. 如图所示,匀强电场的电场强度E=100 V/m,A、B两点相距10 cm,
A、B连线与电场线夹角为60 °,若取A点电势为0,则B点电势为( )
A. -10 V B. 10 V C. -5 V D. 5 V
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点电势低于A点电势,UBA=-Ed=-100×0.05 V=-5 V,因UBA=φB-φA,φA=0,则φB=-5 V,C正确。
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目 录
4. (2025·广东惠州期中)如图所示为某电场中的一根电场线,电场线上
有A、B、C三点且AB=BC,一电子以一定的初速度从A点出发经B点运动
到C点。下列说法正确的是( )
A. 电场强度EA>EB>EC
B. 电势φA>φB>φC
C. 电势差UAB=UBC
D. 电子的电势能EpA>EpB>EpC
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物理·必修第三册
目 录
解析:由于图中只有一根电场线,电场线分布的密集程度不确定,则电场强度的大小关系也不确定,电势差的关系也不能够确定,故A、C错误;根据图像可知,电场方向向右,沿电场线电势降低,则有φA>φB>φC,故B正确;电子带负电,静电力方向与电场方向相反,即电子所受静电力方向向左,从A点出发经B点运动到C点过程,静电力做负功,电势能增大,则有EpA<EpB<EpC,故D错误。
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5. (2025·河南郑州期中)如图所示,图中五点均在匀强电场中,它们分
别是一个半径R=2 cm的圆上四个等分点和圆心。已知电场线与圆所在平
面平行。下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为2 V/cm
B. O点的电势为4 V
C. O点的电场强度方向指向a点
D. 电子从a点运动到O点,静电力做功为-2 eV
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物理·必修第三册
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解析: 圆心O的电势φO==6 V,则O点和c点连线为等势线,则
电场强度方向沿dO指向O点,电场强度的大小为E== V/cm=2
V/cm,选项A正确,B、C错误;a、O两点电势相等,可知电子从a点运动
到O点,静电力做功为零,选项D错误。
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6. (2025·江苏苏州期末)如图所示,a、b、c为电场中某条电场线上的三
个点,且间距ab=bc=d,已知a点电场强度大小为E。则关于a、b、c三点
间的电势差Uab、Ubc,以下说法正确的是( )
A. Uab=Ubc B. Uab>Ed
C. Uab=Ed D. Uab<Ed
解析: 电场线越密集电场强度越大,所以Ea<Eb<Ec,匀强电场中U=
Ed,由于<,所以Uab<Ubc,故A错误;因为E<,所以Uab>
Ed,故C、D错误,B正确。
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7. (2025·四川南充期中)如图所示为一点电荷的电场,其中实线箭头表
示电场线,三条虚直线等间距,AB=BC=BD=DE,那么以下说法成立的
是( )
A. 该场源电荷为正电荷
B. 电势φA>φB
C. UED=UDB
D. 沿着电场线的方向,电场强度逐渐减小
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解析:根据点电荷电场线的分布特征可知,该场源电荷为负点电荷,故A错误;点电荷等势线是以点电荷为圆心的一簇同心圆,由于沿电场线电势降低,可知电势φA>φB,故B正确;根据U=Ed,由于E、D之间的电场强度均小于D、B之间的电场强度,可知UED<UDB,故C错误;图中沿着电场线的方向,电场线分布逐渐变密集,则电场强度逐渐增大,故D错误。
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8. (2025·广东广州期中)如图所示,a、b、c、d、e为匀强电场中的五个
点,水平实线为电场线(方向未标出),ab=bc=cd=da=4 cm,ad边平
行于电场线,且∠abc=60°,e为ab的中点。已知a、b、c三点的电势分别
为φa=2 V,φb=-2 V,φc=6 V,则下列说法错误的是( )
A. e点电势φe=0
B. 匀强电场的电场强度方向水平向右
C. a、b间的电势差Uab等于d、c间的电势差Udc
D. 匀强电场的电场强度大小为200 V/m
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解析: 因为电场是匀强电场,且e为ab的中点,则有φa-φe=φe-φb,
解得e点电势为φe=0,故A不符合题意;由于φc>φb,可知匀强电场的电场
强度方向由c指向b,水平向左;大小为E==200 V/m,故B符合题
意,D不符合题意;因为电场是匀强电场,且ab与dc平行相等,则有Uab=
Udc,故C不符合题意。
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9. (2025·安徽宿州期中)如图所示,有一平行于abc平面的匀强电场,其
中a、b、c三点电势分别为2 V、12 V、6 V,ab=5 cm,ac=2 cm,ac和
ab的夹角为45°。下列说法正确的是( )
A. 电子从a点移动到b点的过程中,静电力做负功
B. 电子从a点移动到c点的过程中,电势能增大
C. 电场强度的方向从c点指向a点
D. 电场强度的大小为200 V/m
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解析: 电子从a点移动到b点的过程中,静电力做功为Wab
=-eUab>0,静电力做正功,故A错误;电子从a点移动
到c点的过程中,静电力做功为Wac=-eUac>0,静电力做
正功,电势能减小,故B错误;将ab段均分成5等份,如图
所示,由图可得d点与c点电势相同,电场方向垂直于等势
线,且沿电场方向电势逐渐降低,因此电场强度方向从b点指向a点,故C错误;由题意知Uba=φb-φa=10 V,电场强度大小为E==200 V/m,故D正确。
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10. 〔多选〕(2025·湖北武汉期中)如图所示,在半圆所在平面内,有一
与该平面平行的匀强电场。电场强度为E,若半圆的直径AB=2 cm,C、D
为半圆的两个三等分点,φB=-1 V,φC=5 V,φD=1 V,则( )
A. φA=7 V B. φA=8 V
C. E=300 V/m D. E=400 V/m
√
√
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解析:线段CD和AB平行,根据几何关系有2|CD|=|AB|=2R,所以UAB=2UCD即φA-φB=2(φC-φD),代入数据解得φA=7 V,A正确,B错误;线段AB的中点O的电势φO==3 V,AO的中点N的电势φN==5 V,所以CN是一条等势线,由几何关系知CN⊥AB,故电场方向由A指向B,电场强度大小为E==400 V/m,C错误,D正确。
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11. 如图所示,直角梯形ABCD位于水平向右的匀强电场中,AB=0.4 m、
BC=0.3 m,BC边和AD边均水平。将一电荷量q=-2×10-7 C的负点电荷
从A点移动到C点,该点电荷克服静电力做的功W0=1.8×10-6 J。求:
(1)B、C两点间的电势差UBC;
答案:9 V
解析:A、C两点的电势差UAC==9 V,A、B两点电势相等,则UBC=UAC=9 V。
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(2)匀强电场的电场强度的大小E。
答案:30 V/m
解析:根据匀强电场中电势差与电场强度的关系有UBC=Ed,解得E=30 V/m。
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12. (2025·河南驻马店期中)如图所示,匀强电场中A、B、C三点构成一
等腰直角三角形,底边BC的长度d=0.5 m,D点为BC的中点,电场强度的
方向平行于△ABC所在平面,B点与大地相连。现将一质子从A点移动到B
点,电场力做的功为150 eV,将一电子从D点移动到B点,电场力做的功为
-150 eV,质子带正电,电子和质子的电荷量(绝对值)均为e。求:
(1)A点的电势φA;
答案:150 V
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解析:将一质子从A点移动到B点,电场力做的功为150 eV,则有WAB
=eUAB=150 eV
又B点与大地相连,故B点电势为0 V
UAB=φA-φB=φA=150 V
解得A点的电势为φA=150 V。
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(2)匀强电场的电场强度大小E。
答案:600 V/m
解析: 将一电子从D点移动到B点,电场力做的功为-150 eV,
则有WDB=-eUDB=-150 eV
又UDB=φD-φB=φD
解得D点的电势φD=150 V
可知AD连线为等势线,则匀强电场的电场强度方向由D指向B,大小为E=
==600 V/m。
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