知识点:
1.均匀电场中电位差与电场强度的关系
1. 尺寸关系
UAB = 埃德.
均匀电场中电位差与电场强度关系的推导:如图,
在均匀电场中,若将点电荷q从A点移至B点,则电场力所作的功为:WAB
结合以上两个方程,我们得到
厄尔尼诺
d为运动电荷沿电场线方向的起始位置与终止位置之间的距离(运动位移在电场线上的投影)
2. 方向关系
沿同一(平行)方向,不同处电位下降的速度相同(在均匀电场中)(参考例2);
沿电场强度的方向,电位下降最快。
如上图,沿AC方向电位下降最快,沿其他方向电位变化较大。例如沿AB方向电位下降比沿电场方向电位下降慢(移动相同距离,电位下降不同)
(3)在非均匀电场中,E与U也存在一定的关系。二者的关系可以定性地确定,但不能定量地确定。例如,在非均匀电场中,对于相同的电位差,电场强度E越大,d越小;反之亦然。
2.均匀电场电场强度的计算
(此公式只适用于均匀电场)
电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离电位的减少量。
3、电场中几个公式的比较:
视频教程:
实践:
问题一:U=Ed的理解与应用
1.【黑龙江省青冈一中2020年高二月考】公式
和
下列表述正确的理解是()
A. 配方
适用于计算任意电场中A、B两点间的电位差
B. 通过
我们知道,A点与B点之间的距离越大,两点之间的电位差越大。
C. 通过
我们知道,均匀电场中,电场线上A、B两点之间的距离越大,电场强度越小。
D.式中的d为均匀电场中A、B所在两等势面间的距离。
2、【四川成都航天中学2019年高二一月考】图中平行金属板A、B间存在均匀电场,A、B间电压为600V,板A带正电,接地,板A、B间距离为12cm,点C距板A 4cm,下列关于点C电位的说法中,哪一项是正确的?
一个。
B.
C.
D.
3、如图所示,均匀电场中有三个垂直等势面,从左到右电位分别为-10V、0V、10V,A、B两点距离为2.5cm,A、B连线与等势面夹角为53°,求该均匀电场的场强。
题型二:利用公式U=Ed定性分析非均匀电场
4.如图所示,三个同心圆是围绕一个点电荷的三个等势面,已知这三个圆的半径差相等,A、B、C是这三个等势面上的点,处于同一条电场线上,A、C点的电势分别为
和
,则B点的电势为()
A.可能等于15V
B.可能大于15V
C.必须小于15V
D.无法判断
问题类型 3
图像
5.【陕西汉中龙岗学校2020年高中高一月考】
到达
它们之间存在静电场。图中给出了x轴上各点的电势φ与坐标x的关系。带电荷为e的质子从
质子具有一定的初动能,仅在电场力的作用下,沿x轴正方向穿过电场区,则质子()
A. 在
间隔总是在加速
垃圾桶
区间电场力不断减小
C. 在
区间的势能不断减小
D. 在
区间电势能不断增加
题型4 均匀电场中电场线与等势面综合题
6.【山西平遥中学2020年高二下学期作业】如图所示,a、b、c、d为均匀电场中的四个点,它们恰好是一个矩形的四个顶点,电场线平行于矩形所在平面。已知a点电位为20V,b点电位为24V,d点电位为4V。因此,c点电位为()
A.4VB.8VC.12VD.24V
7、【吉林省延边第二中学2020年高二月考】如图所示,A、B、C、D、E、F分别为边长为1m的正六边形的六个顶点,处在均匀电场中,A、B、C三点电势分别为10V、20V、30V,下列说法正确的是?
A. B、E必在同一等势面上
B.均匀电场强度为10V/m
C.正电荷从E点移动到F点,电场做负功
D.电子从F点移动到D点,电子的势能增加20eV
刷机容易出错
容易犯的错误:不理解公式
其中,d是均匀电场中沿电场线的距离。
8、关于均匀电场中电位差与场强的关系,表述正确的是( )
A.任意两点间的电位差等于场强与两点间距离的乘积。
B.电位下降的方向必定是场强的方向
C.电场线上任意两点间,等距离处的电位差必定相等。
D.
不在电场线上的、距离相等的两点间的电位差不可能相等。
刷式升降装置
1.【河南南阳一中2020年高二月一考试题】如图所示,均匀电场强度E=100V/m,A、B两点相距10cm,A、B连线与电场线的夹角为60°。设A点电位为0,则B点电位为()
A.10VB.-10V
C.5V D.-5V
2.在均匀电场中,有a、b、c三点,以它们为顶点的三角形中,∠a=30°,∠c=90°,电场方向平行于三角形所在平面,则a、b、c三点的电位分别为()
一个。
,
B.0V,4V
C.
,
D.0V,3V
3、【江西南昌市第十中学2020年高二一月考】(多选题)A、B为电场中x轴上的两点,如图A所示。一个电子仅在电场力的作用下从A点运动到B点。x轴上各点电势与其坐标变化的关系如图B所示。下列说法中正确的是()
A.电场是由点电荷形成的电场。
B.A、B两点电场强度关系为:
C.电子从A移动到B时,电场力做正功。
D.电子在A、B两点的电势能关系为:
4.【陕西渭南中学2020年高二月考】两项收费标准为
和
点电荷固定在x轴上的O、M点,两电荷连线上各点电位φ与x的变化关系如图所示,其中C为ND线段上电位最低的点。下列哪项表述是正确的?
一个。
,
等量的异种电荷
B. N 点和 C 点之间的场强方向沿 x 轴的负方向
C.N、D点间的电场强度先减小后增大
D.当一个正点电荷从N点移动到D点时,势能先增大,然后减小。
5、如图所示,在均匀电场中有一三角形ABC,AC的中点为M,BC的中点为N。当一带正电的粒子从A点移动到B点时,受电场力所作的功为
8.0×10-9J。下列哪项分析是正确的?
A.如果将粒子从M点移动到N点,电场力就会起作用。
可能小于 4.0×10-9J
B.如果将粒子从M点移动到N点,电场力就会起作用。
可能大于4.0×10-9J
C. 如果 A 和 B 之间的距离为 2 厘米,并且粒子的电荷为 2×10-7C,则电场的大小必须为 2V/m
D.设粒子的电荷为2.0×10-9C,则A、B两点间的电位差为4V6。【江西鄱阳一中2020年高三第一期月考】如图所示,a、b、c、d、O点均处于均匀电场中,它们正好是一个半径为R=0.2m的圆的四个等分点和圆心,图中b、c、d点的电位如图所示网校头条,已知电场线平行于圆所在平面,关于电场强度的大小和方向,下列说法正确的是()
A.电场强度的方向是从O点到b点。
B.电场强度方向从O点指向d点
C.电场强度为10V/m
D.电场强度为10/5V/m
7、【黑龙江哈尔滨六中2019年高二一月考】一条长度为l的细线固定在顶端,一个质量为m、带电量为q的小球拴在底端,处于如图所示的水平向右的均匀电场中。开始时,将线和小球拉到水平位置,然后松开,小球由静止开始向下摆动,当细线旋转60度时,小球到达B点,速度恰好为零。试求:
(1)A、B点间的电位差
;
(2)均匀电场的强度;
(3)当小球到达B点时,细线对小球的拉力为多大?
毛笔识字
8、【黑龙江大庆四中2020年高二一月考】如图所示,有一个立方空间ABCD-EFGH,下列说法正确的是()
A.如果在点A处只放置一个正电荷,则电位差
B.如果只在A点放置正电荷,则B点和H点的电场强度相等。
C. 如果在点 A 和 G 处放置等量的相反点电荷,则
D.如果在A点和E点放置等量的异性电荷,则D点和F点的电场强度将相同。
课件:
课程计划:
课程基本信息
问题
电位差与电场强度的关系
教科书
书名:《物理必修》(第 3 卷)
出版社:人民教育出版社出版日期:2019年4月
教学目标
教学目标:
(1)体验探究均匀电场中电位差与电场强度的定量关系的过程,并理解该关系的意义。
(2)了解电场强度另一个单位“伏特每米”的物理意义。
教学重点:
均匀电场中UAB=Ed的推导,因为这个关系体现了电场两个核心概念之间的联系。
教学难点:
电场强度新的物理意义:电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离所下降的电势,并渗透了空间变化率的概念。
教学过程
时间
教学课程
主要师生活动
3 分钟
新课程介绍
从静电场的力和能量的性质的图解描述出发,给出了电场线和等势线空间分布的截面图。
观察带电体周围电场线和等势面的空间分布,发现其中的规律,引出研究问题——电位差与电场强度的关系。
7 分钟
理论研究1
(U=编辑)
1)确定研究方案
2)创建简单的问题场景:
在均匀电场中,设A、B为电场线方向上的两点,两点间距离为d,将一个正电荷q沿电场线方向从A移动到B。
3)开展探究活动,推导出U=Ed。
4)思考讨论:如图所示,若A、B点不在电场线上,上述结论还成立吗?
5)进一步探索:由均匀电场得到的U=Ed关系是否可以推广到任意电场?
6 分钟
理论研究2
(E=U/d)
1)将U=Ed变换为E=U/d,场强可以用什么单位来表示?
2)如何证明两种电场强度单位一致?
3)将U=Ed变换为E=U/d有何新含义?
4)如何用E=U/d来解释电场线密集的地方等势面也密集?
5)类比a=Δv/Δt高中物理等量关系教案,加速度描述的是速度随时间变化的快慢,加速度就是速度随时间的变化率。那么E=U/d该如何理解呢?
6)对电场强度方向的重新认识
7)等位线与等高线的进一步类比
4 分钟
教科书范例
实例分析与解决方案
(重点剖析解题思路和题型设计意图)
上面的例子告诉我们高中物理等量关系教案,当M板和N板之间的距离增加时,只要它们之间的电位差不变,带电粒子到达N板的速度就不会改变。这可以很容易地用动能定理来解释。由于静电力所做的功等于带电粒子动能的变化,我们得到qu=mv2/2。
只要加速电压U一定,带电粒子加速后所获得的动能就是一定的。
同时我们发现,在解决问题(2)和(3)时,既可以采用牛顿运动定律的方法,也可以采用功和能量的方法,而且功和能量的方法更加简洁。
示例讨论
我们继续思考一个问题,上面例子中,M、N是两块平行的金属板,两块板之间的电场是均匀的。如果M、N是其他形状,中间的电场就不再是均匀的了。例子中的三个问题还有确定的答案吗?为什么?
(1)由于是非均匀电场,电场强度随时间变化,所以电场力没有确定的答案;(2)(3)由于电场力是变力,用牛顿运动定律不方便求解,但仍然可以利用动能定理求解,由于电场力所作的功W=qU只与两极板间的电压有关,所以(2)和(3)的答案不变。
我们再一次认识到电场力所作的功W只与两点间的电位差有关,与电场的分布无关,是一个适用于所有电场的普适公式。
再次,使用函数关系而不是牛顿运动定律来解决问题更为方便。
1 分钟
新课总结
本课从电场线与等势面的密度对应关系入手,探讨均匀电场中电位差与电场强度的关系为UAB=Ed或E=U/d。这一关系的建立必将促进我们静电场物质概念的形成。静电场是力与能量性质的完整统一。
在这个过程中,我们经历了科学探究,运用逻辑推理,采用类比、微分方程、由简单到复杂的问题求解方法。
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