电势差与电场强度的关系课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

10.3电势差与电场强度的关系1.能知道电势差与电场强度的关系2.能利用公式U=Ed和E=U/d解决问题电场力电场力电场强度电场强度电势差电势差电势电势电势能电势能电场力的功电场力的功电场力做功电场力做功与路径无关与路径无关关系关系复习引入复习引入若沿场强方向移动电荷若沿场强方向移动电荷从力的角度：从力的角度：=Fd=qEdAB 从能的角度：从能的角度：=qUAB 由由 两式得两式得:UAB=EdAB 两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积EABq+Fd正正确确吗吗MEAB+qFUAB=E d若若不不沿场强方向移动电荷沿场强方向移动电荷这就是匀强电场中电势差等于这就是匀强电场中电势差等于电场强度的关系。接下来我们电场强度的关系。接下来我们一起更深入学习？一起更深入学习？电场强度与电势差的关系电场强度与电势差的关系011.定义：在匀强电场中电场强度大小等于定义：在匀强电场中电场强度大小等于两点间电势差两点间电势差与两点与两点沿沿电场强度方向距离电场强度方向距离的比值。的比值。3.单位：伏每米（单位：伏每米（V/m）1V/m=1N/C或或2.公式：公式：（2）电场强度）电场强度E的方向的方向是是电势降低最快电势降低最快的方向。的方向。（1）由）由表表明，在匀强电场中，场强在数值上等于明，在匀强电场中，场强在数值上等于沿沿场强方向每单位距离场强方向每单位距离上的电势差。上的电势差。4.说明：说明：EANPM点电荷点电荷周围等势面分布间距不相等周围等势面分布间距不相等ABC WAB=FABlAB=qUABWBC=FBClBC=qUBCFAB lBCF指指平平均均值值沿电场线方向沿电场线方向任意相等距离上的电势差相等任意相等距离上的电势差相等WAB=FABlAB=qUABWBC=FBClBC=qUBCFAB=FBCUAB=UBCABC AC连线的中点连线的中点B的电势与的电势与A、C两点的电势的关系。两点的电势的关系。在匀强电场中在匀强电场中沿同一方向任意相等距离上沿同一方向任意相等距离上的电势差相等。的电势差相等。NMECAB结论：结论：匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势之和的一半。匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势之和的一半。EACDAB/CD AB=CD=L在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。在匀强电场中，两条平行线段上相等距离的两点间的电势差相等。UAB=UCD推广：推广：若若AB/CD，则则如图所示，如图所示，AB为匀强电场中的为匀强电场中的两点，如果两点，如果O1、O2、O3On为为AB连线的连线的n等分点，那么等分点，那么O1、O2、O3On也是是也是是A、B间间电势差的电势差的n等分点。等分点。在在匀匀强强电电场场中中任任意意两两点点的的连连线线的的n等等分分点点也也将将这这两两点点间间的的电电势势差差n等分。（等分。（几何等分点也是电势差等分点几何等分点也是电势差等分点）如图，在场强为如图，在场强为E的匀的匀强电场中，沿电场线方强电场中，沿电场线方向建立一直线坐标系，向建立一直线坐标系，O为原点，取为原点，取O点的电点的电势为势为0，则坐标为，则坐标为x处的处的P电势是多大？电势是多大？在匀强电场中沿电场线方向电势随位置坐标在匀强电场中沿电场线方向电势随位置坐标均匀降落均匀降落。EoPxxo在在-x图象中，斜率大小表示场强大小。图象中，斜率大小表示场强大小。区别公区别公式式物理含义物理含义适用范围适用范围说明说明电场强度大小的定义式一切电场q为试探电荷的电荷量真空中点电荷场强的决定式真空中，场源电荷Q是点电荷Q为场源电荷的电荷量匀强电场中场强的决定式匀强电场d为沿电场方向的距离电场强度的三个表达式的比较电场强度的三个表达式的比较力力能能电场强度电场强度电势差电势差在匀强电场中电场强度大小等于两点间电在匀强电场中电场强度大小等于两点间电势差与两点沿电场强度方向距离的比值。势差与两点沿电场强度方向距离的比值。WAB=qEdAB AB=qUAB EANPMxo拓拓展展典例分析典例分析021如图所示，电场中的一簇电场线关于如图所示，电场中的一簇电场线关于y轴对称分布，轴对称分布，O点是坐标原点，点是坐标原点，M、N、P、Q是以是以O为圆心的圆周上的四个点，其中为圆心的圆周上的四个点，其中M、N在在y轴上，轴上，Q点在点在x轴上，下列轴上，下列说法正确的是（说法正确的是（）AP点场强可能等于点场强可能等于Q点场强点场强BP点电势可能等于点电势可能等于Q点电势点电势C电荷在电荷在N点的电势能可能小于在点的电势能可能小于在M点的电势能点的电势能D电荷从电荷从N运动到运动到O电场力做的功等于从电场力做的功等于从O到到M电电场力做的功场力做的功【答案】【答案】C【详解】【详解】A电场线的疏密表示电场的强弱，根据电场分布可知，电场线的疏密表示电场的强弱，根据电场分布可知，P点场强的大小小于点场强的大小小于Q点的场强，点的场强，A错误；错误；B根据电场线与等势线垂直特点，在根据电场线与等势线垂直特点，在P点所在电场线上找到点所在电场线上找到Q点的点的等势点，根据沿电场线电势降低可知，等势点，根据沿电场线电势降低可知，Q点的电势比点的电势比P点的电势高，点的电势高，B错误；错误；C结合电场结合电场线与等势线垂直特点可知，线与等势线垂直特点可知，N点电势高于点电势高于M点，根点，根据据可可知，负电荷在知，负电荷在M点时的点时的电势能大于在电势能大于在N点时的电势能，点时的电势能，C正确；正确；D根据电场分布可知，根据电场分布可知，OM间的平均电场强度间的平均电场强度比比NO之间的平均电场强度小，故由公式之间的平均电场强度小，故由公式U=Ed可可知，知，OM间的电势差小于间的电势差小于NO间的电势差，间的电势差，根根据据可可得正电荷从得正电荷从N到到O过程中电场力做的功大于从过程中电场力做的功大于从O到到M过程中电场力做的过程中电场力做的功，功，D错误；错误；2如图所示，如图所示，A、B、C三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径之差相等。三个圆的半径之差相等。A、C两个等势面电势分别为两个等势面电势分别为和和，则中间，则中间B等势面的电势（）等势面的电势（）A一定等于一定等于4VB一定低于一定低于4VC一定高于一定高于4VD无法确定无法确定【答案】【答案】B3在在x轴上各点电场强度轴上各点电场强度E平行于平行于x轴且随轴且随x的变化规律如图所示，的变化规律如图所示，O、A、B、C为为x轴上等间距的四个点。现将带正电的试探电荷从轴上等间距的四个点。现将带正电的试探电荷从O点静止释放，试探电荷沿直线点静止释放，试探电荷沿直线运动到运动到A点时的动能为点时的动能为Ek，已知试探电荷只受电场力作用，则以下分析正确的是，已知试探电荷只受电场力作用，则以下分析正确的是（）（）A试探电荷运动到试探电荷运动到C点时的动能小于点时的动能小于3EkB该电场的该电场的O、A、B、C四个点，四个点，A点电势最高点电势最高C试探电荷从试探电荷从O点到点到C点，先做加速运动，后做减点，先做加速运动，后做减速运动速运动DO、A、B、C四个点，点附近电场线最密四个点，点附近电场线最密【答案】【答案】A检检测测031如图所示，三个同心圆是点电荷Q周围的三个等势面，a、b、c分别是这三个等势面上的点，且在同一条电场线上，这三个圆的半径关系为 ，则a、b、c三点的电场强度Ea、Eb、Ec和电势差Uab、Ubc的大小关系正确的是（）A，B，C，D，【答案】【答案】C2如图所示的直角三角形如图所示的直角三角形，bc=20cm，d点为点为bc边上的点，已知边上的点，已知，空间存在一平行于，空间存在一平行于abc面的匀强电场面的匀强电场b点的离子源能向各个方向点的离子源能向各个方向发射一系列的电子，电子的初动能为发射一系列的电子，电子的初动能为，其中到达，其中到达a、c两点的电子动能两点的电子动能分别为分别为2100eV、1900eV，忽略电子间的相互作用。则下列说法正确的是（），忽略电子间的相互作用。则下列说法正确的是（）Aa点的电势比点的电势比b点的电势高点的电势高100VB匀强电场的电场强度大小为匀强电场的电场强度大小为C该电场的方向由该电场的方向由a指向指向dD图中的虚线框内图中的虚线框内c点的电势最高点的电势最高【答案】【答案】AC3在水平线上的在水平线上的O点放置一点电荷，图中画出了电荷周围对称分布的几条电场点放置一点电荷，图中画出了电荷周围对称分布的几条电场线，以水平线上的某点线，以水平线上的某点O为圆心画一个圆，与电场线分别相交于为圆心画一个圆，与电场线分别相交于a、b、c、d、e，则下列说法正确的是（），则下列说法正确的是（）Ab、e两点的电场强度相同两点的电场强度相同Ba点电势低于点电势低于c点电势点电势Cb、c两点间电势差等于两点间电势差等于e、d两点间电势差两点间电势差D电子沿圆周由电子沿圆周由d到到b，电场力做正功，电场力做正功【答案】【答案】BCA由题图可看出，由题图可看出，b、e两点电场强度的大小相等，但方向不同，所以两点电场强度的大小相等，但方向不同，所以b、e两点两点的电场强度不同，故的电场强度不同，故A错误；错误；B根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，离点电荷根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，离点电荷O越远，电势越低，故越远，电势越低，故a点电势低于点电势低于c点电势，故点电势，故B正确；正确；C根据对称性可知，根据对称性可知，b、c两点间电势差与两点间电势差与e、d两点间电势差相等，故两点间电势差相等，故C正确；正确；Dd点的电势高于点的电势高于b点的电势，由点的电势，由Ep=q=-e可知，电子在可知，电子在d点的电势能小于在点的电势能小于在b点的电势能，根据功能关系可知，电子沿圆周由点的电势能，根据功能关系可知，电子沿圆周由d到到b，电场力做负功，故，电场力做负功，故D错错误。误。故选故选BC。