2.课时跟踪检测练 第十章 静电场中的能量 03 八 电势差与电场强度的关系（课件PPT）-【满分思维】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）配套课件

该高中物理课件聚焦电势差与电场强度的关系，通过匀强电场等势面分布、电荷在电场中移动做功等实例导入，衔接电场线、等势面概念，搭建从具体情境到公式E=U/d应用的学习支架，帮助学生梳理知识脉络。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，如通过等腰梯形等势面几何关系分析电场方向，结合动能定理推导电势差与场强关系，强化物理观念中的相互作用与能量观念。多样化例题助力学生提升问题分析能力，教师可借助此资料优化教学效率。

八　电势差与电场强度的关系 (40分钟　80分) (选择题1~5题,7~9题,11题,每小题6分,共54分) 【基础全面练】 1.(2025·江门高二检测)某匀强电场的等势面分布如图所示,每相邻两等势面相距2 cm,该匀强电场的场强大小和方向分别为(　　) A.E=10 V/m,竖直向下 B.E=100 V/m,竖直向上 C.E=100 V/m,水平向左 D.E=10 V/m,水平向左 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选C。根据匀强电场电场强度的表达式可知该匀强电场电场强度的大小为E== V/m=100 V/m,电场强度的方向与等势面垂直,由高电势指向低电势,所以电场方向为水平向左。故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 2.如图所示,沿x轴正方向的匀强电场E中,有一动点A以O为圆心,r=OA为半径逆时针转动一周,O与圆周上的A点的连线OA与x轴正方向(E方向)成θ角,则此圆周上各点与A点间最大的电势差为 (　　) A.Umax=Er 　 B.Umax=Er(cosθ+1) C.Umax=Er(sinθ+1) 　 D.Umax=2Er 【解析】选B。沿电场线方向距离A点最远的点与A点的电势差最大,则圆周上各点与A点间最大的电势差为Umax=Edmax=Er(cosθ+1),故选B。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 3.如图所示,在某电场中画出了四条电场线,C、D两点是AB连线的三等分点。已知A 点的电势为φA=30 V,B点的电势为φB=0,则 (　　) A.C点的电势为20 V B.C点的电势小于20 V C.C点的电势大于20 V D.A、B、C都不正确 【解析】选B。由题图看出,AC段电场线比CD段、DB段电场线密,则AC段电场强度 最大,根据公式U=Ed可以知道,A、C间电势差UAC大于C、D间电势差UCD和D、B间 电势差UDB,所以UAC>UAB=(φA-φB)=10 V,即(φA-φC)>10 V,又φA=30 V,可以知道φC< 20 V,故选项B正确。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 4.在匀强电场中有一直角三角形ABC,∠ABC=30°,AB=20 cm。已知电场线的方向平行于三角形ABC所在的平面,将电荷量q=6×10-9 C的正电荷从A移到B电场力做功W1=-1.2×10-6 J,从A移到C电场力做功W2=-1.2×10-6 J,令A点电势为0,则该匀强电场的场强大小为 (　　) A.1 000V/m B.2 000 V/m C.1 500 V/m D.2 000 V/m √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选B。由题可知,将电荷量q=6×10-9 C的正电荷从A移到B电场力做功W1=-1.2×10-6 J,从A移到C电场力做功W2=-1.2×10-6 J,即qUAB=qUAC,解得UAB=UAC=-200 V,由此可知,BC为此匀强电场的一条等势线,AC为此匀强电场的一条电场线,故E===2 000 V/m,故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 5.(2025·郑州高二检测)如图所示,一等腰梯形ABCD处于匀强电场中,电场强度 方向平行于等腰梯形所在平面,已知∠DAB=∠CBA=60°,AB=2 m,AD= m, A、D、C三点的电势分别为1 V、4 V、7 V。下列说法正确的是(　　) A.B点的电势为10 V B.一质子在梯形区域内的电势能不一定大于零 C.一电子从D点移到AB的中点,电场力做正功 D.电场强度大小为2 V/m √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选D。取AB中点为F,由几何关系可知四边形AFCD为平行四边形,故 φC-φD=φF-φA=3 V,故φF=4 V,即DF为4 V的等势线,作出电场线如图  则B点的电势为φB=φC=7 V,电场强度大小为E=== V/m=2 V/m,故A错误,D正确;由上述图可知,在梯形区域内BC电势最高为 7 V,A点电势最低为1 V,根据Ep=qφ可知一质子在梯形区域内的电势能一定大于零, 故B错误;因为φD=φF,所以一电子从D点移到AB的中点,电场力不做功,故C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 6.(12分)(2025·漳州高二检测)如图,匀强电场的电场线与ab平行,bc连线与ab延 长线成60°角,a、b间距离Lab=8 cm,b、c间距离Lbc=14 cm。把一个带电荷量大 小为q=4×10-8 C的正点电荷从a点移到b点,电场力做功Wab=3.2×10-5 J。求: (1)a、b两点间的电势差Uab;(4分) 答案:(1)800 V 【解析】(1)a、b两点间电势差Uab= 解得Uab=800 V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 (2)匀强电场场强E的大小和方向;(4分) 答案:(2)1×104 V/m,方向由a指向b(向右) 【解析】(2)电场强度大小E= 解得E=1×104 V/m 电场强度方向由a指向b(向右) (3)c、a两点间的电势差Uca。(4分) 答案:(3)-1 500 V 【解析】(3)a、c两点电压U=E(Lab+Lbccos60°) c、a两点间电势差Uca=-U 联立解得Uca=-1 500 V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【综合应用练】 7.(2025·延边高二检测)如图所示,在xOy坐标系的第一象限内,有一段以坐标原点为圆心的四分之一圆弧ab,a点的坐标为(0,3),b的坐标为(3,0),ac段弧长是bc段弧长的2倍。空间有平行于坐标轴平面的匀强电场,a、c两点的电势均为3 V,b点的电势为3 V,则下列说法正确的是(　　) A.匀强电场的电场强度方向与y轴正方向成60°角 B.匀强电场的电场强度大小为200 V/m C.bc弧中点电势为 V D.一个正电荷沿圆弧从a移动到b,电势能先增大后减小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选B。连接ac为等势线,作ac的垂直平分线,又因为b点电势高,结合ac段 弧长是bc段弧长的2倍,根据几何关系可以得出,电场方向与y轴正方向成30°角,故 A错误;过b点作ac的平行线,交y轴于d点,   由几何关系可以求出Od= m = m,ad= m,则匀强电场的大小为E== =200 V/m,故B正确;连接bc过中点p作ac的平行线pq,如图所示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 该线就是电势为 V的等势线,bc弧中点位于该等势线的上方,根据电场方向,可以判断该点电势小于 V,故C错误;一个正电荷沿圆弧从a移动到b,由电场方向结合电场力做功,从a移动到距离等势线ac最远的点时,电场力作正功,电势能减小,之后电场力做负功,电势能逐渐增大,所以电势能先减小后增大,故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 8.(2025·浙江1月选择考)三个点电荷的电场线和等势线如图所示,其中d、e与e、f两点间的距离相等,则 (　　) A.a点电势高于b点电势 B.a、c两点的电场强度相同 C.d、f间电势差为d、e间电势差的两倍 D.从a到b与从f到b,电场力对电子做功相等 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选D。电场线从高等势面指向低等势面,即电场线从图中的正电荷指向负电荷,因此b点所在的等势面高于a点所在的等势面,A错误;a、c两点电场强度方向不同,电场强度不同,B错误;从d→e→f电场强度逐渐减小,间距相等,结合U=Ed可知0<Ufe<Ued,则Ufd<2Ued,C错误;a点与f点在同一等势面上,a、b两点和f、b两点的电势差相等,根据电场力做功W=qU可知从a到b与从f到b,电场力对电子做功相等,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 9.(多选)(2025·白银高二检测)如图所示,真空中有一匀强电场(图中未画出),电场方向与圆周在同一平面内,△ABC是圆O的内接直角三角形,∠BAC=60°,O为圆心,半径R=2 cm。位于A处的粒子源向平面内各个方向发射初动能均为2 eV、电荷量为+e的粒子,这些粒子会经过圆周上不同的点,其中到达B点的粒子动能为6 eV,到达C点的粒子动能也为6 eV。忽略粒子受到的重力和粒子间的相互作用,下列说法正确的是 (　　) A.UCA=4 V B.电场方向由A指向B C.匀强电场的电场强度大小为200 V/m D.经过圆周上的所有粒子,动能最大为6 eV √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选B、C。根据题意可知到达B点的粒子动能与到达C点的粒子动能相等,所 以B、C两点电势相等,B、C连线为匀强电场的等势面,根据电场线与等势面相互垂 直,且+e的粒子,从A点运动到B点动能增大,可知电场力做正功,粒子一定沿着电场线 方向运动,由此可判断AB的方向就是该电场的电场强度方向,如图所示 A、B间的电势差为UAB====4 V,根据几何关系 可得dAB=2 cm,电场强度为E== V/m=200 V/m,故B、C正 确;因为φB=φC可得UCA=UBA=-UAB=-4 V,故A错误;由图易知整个 圆周上D点电势最低,则粒子运动到D点动能最大,大于到达B点的粒子动能6 eV,故D 错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 10.(14分)(2025·郑州高二检测)如图所示,在匀强电场中,有一边长为L=6 cm的等边三角形ABC,匀强电场的方向与等边△ABC所在的平面平行。将电荷量为q=-2.0×10-9 C的点电荷从A点移到B点,静电力做功-2.4×10-8 J,再从B点移到C点,电势能减少了1.2×10-8 J,规定B点的电势为0。 (1)求A、B两点间的电势差;(4分) 答案:(1)12 V　 【解析】(1)根据题意WAB=qUAB 则A、B两点间的电势差UAB===12 V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 (2)求C点的电势φC;(4分) 答案:(2)6 V　 【解析】(2)由WBC=EpB-EpC=1.2×10-8 J 则UBC===-6 V 又UBC=φB-φC 其中φB=0,则φC=6 V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 (3)求电场强度大小。(6分) 答案:(3)200 V/m 【解析】(3)由A、B两点的电势差UAB=φA-φB 得φA=12 V 则AB中点D的电势为6 V,AB中点D的电势与C点的电势相等,根据几何关系,有AB⊥CD,则可知CD为该匀强电场中的一条等势线,故场强方向从A指向B,如图所示 由E=得E=200 V/m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【拓展创新练】 11.(多选)电荷量为+q的点电荷置于Q点与一无限大的接地金属板(电势为零)MN相距为2d,所形成电场的电场线如图所示。图中P点与金属板相距为d,R点与P点关于点电荷对称,且测得P点电势为0.5 V。则下列说法中正确的是(　　) A.R点的电场强度大小大于P点的电场强度大小 B.带正电的试探电荷从R点移动到P点,静电力做功等于零 C.点电荷与金属板间的电势差大于1 V D.金属板表面电势相等 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 【解析】选C、D。根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小,则R点的电场强度大小小于P点的电场强度大小,A错误;Q左侧电场强度大小小于右侧的电场强度大小,根据U=Ed,无穷远处电势为零,则R点电势大于0.5 V,带正电的试探电荷从R点移动到P点,静电力做功不等于零,B错误;P点左侧电场线比较密,则左侧的电场强度较大,根据U=Ed,则UQP>0.5 V,点电荷与金属板间的电势差大于1 V,C正确;金属板处于静电平衡状态,是等势体,表面是等势面,即金属板表面电势相等,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选题清单 $