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深入理解匀强电场中电势差与电场强度的关系

更新时间:2024-09-12 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

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1.均匀电场中电位差与电场强度的关系gQz物理好资源网(原物理ok网)

1. 尺寸关系gQz物理好资源网(原物理ok网)

UAB = 埃德.gQz物理好资源网(原物理ok网)

均匀电场中电位差与电场强度关系的推导:如图,gQz物理好资源网(原物理ok网)

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:WABgQz物理好资源网(原物理ok网)

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结合以上两个方程,我们得到gQz物理好资源网(原物理ok网)

厄尔尼诺gQz物理好资源网(原物理ok网)

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)gQz物理好资源网(原物理ok网)

2. 方向关系gQz物理好资源网(原物理ok网)

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);gQz物理好资源网(原物理ok网)

沿电场强度的方向,电位下降最快。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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)gQz物理好资源网(原物理ok网)

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(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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

2.均匀电场电场强度的计算gQz物理好资源网(原物理ok网)

(此公式只适用于均匀电场)gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

3、电场中几个公式的比较:gQz物理好资源网(原物理ok网)

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实践:gQz物理好资源网(原物理ok网)

问题一:U=Ed的理解与应用gQz物理好资源网(原物理ok网)

1.【黑龙江省青冈一中2020年高二月考】公式gQz物理好资源网(原物理ok网)

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下列表述正确的理解是()gQz物理好资源网(原物理ok网)

A. 配方gQz物理好资源网(原物理ok网)

适用于计算任意电场中A、B两点间的电位差gQz物理好资源网(原物理ok网)

B. 通过gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

C. 通过gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

D.式中的d为均匀电场中A、B所在两等势面间的距离。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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?gQz物理好资源网(原物理ok网)

一个。gQz物理好资源网(原物理ok网)

B.gQz物理好资源网(原物理ok网)

C.gQz物理好资源网(原物理ok网)

D.gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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题型二:利用公式U=Ed定性分析非均匀电场gQz物理好资源网(原物理ok网)

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gQz物理好资源网(原物理ok网)

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,则B点的电势为()gQz物理好资源网(原物理ok网)

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A.可能等于15VgQz物理好资源网(原物理ok网)

B.可能大于15VgQz物理好资源网(原物理ok网)

C.必须小于15VgQz物理好资源网(原物理ok网)

D.无法判断gQz物理好资源网(原物理ok网)

问题类型 3gQz物理好资源网(原物理ok网)

图像gQz物理好资源网(原物理ok网)

5.【陕西汉中龙岗学校2020年高中高一月考】gQz物理好资源网(原物理ok网)

到达gQz物理好资源网(原物理ok网)

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gQz物理好资源网(原物理ok网)

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()gQz物理好资源网(原物理ok网)

A. 在gQz物理好资源网(原物理ok网)

间隔总是在加速gQz物理好资源网(原物理ok网)

垃圾桶gQz物理好资源网(原物理ok网)

区间电场力不断减小gQz物理好资源网(原物理ok网)

C. 在gQz物理好资源网(原物理ok网)

区间的势能不断减小gQz物理好资源网(原物理ok网)

D. 在gQz物理好资源网(原物理ok网)

区间电势能不断增加gQz物理好资源网(原物理ok网)

题型4 均匀电场中电场线与等势面综合题gQz物理好资源网(原物理ok网)

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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()gQz物理好资源网(原物理ok网)

A.4VB.8VC.12VD.24VgQz物理好资源网(原物理ok网)

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?gQz物理好资源网(原物理ok网)

A. B、E必在同一等势面上gQz物理好资源网(原物理ok网)

B.均匀电场强度为10V/mgQz物理好资源网(原物理ok网)

C.正电荷从E点移动到F点,电场做负功gQz物理好资源网(原物理ok网)

D.电子从F点移动到D点,电子的势能增加20eVgQz物理好资源网(原物理ok网)

刷机容易出错gQz物理好资源网(原物理ok网)

容易犯的错误:不理解公式gQz物理好资源网(原物理ok网)

其中,d是均匀电场中沿电场线的距离。gQz物理好资源网(原物理ok网)

8、关于均匀电场中电位差与场强的关系,表述正确的是( )gQz物理好资源网(原物理ok网)

A.任意两点间的电位差等于场强与两点间距离的乘积。gQz物理好资源网(原物理ok网)

B.电位下降的方向必定是场强的方向gQz物理好资源网(原物理ok网)

C.电场线上任意两点间,等距离处的电位差必定相等。gQz物理好资源网(原物理ok网)

D.gQz物理好资源网(原物理ok网)

不在电场线上的、距离相等的两点间的电位差不可能相等。gQz物理好资源网(原物理ok网)

刷式升降装置gQz物理好资源网(原物理ok网)

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()gQz物理好资源网(原物理ok网)

A.10VB.-10VgQz物理好资源网(原物理ok网)

C.5V D.-5VgQz物理好资源网(原物理ok网)

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()gQz物理好资源网(原物理ok网)

一个。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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B.0V,4VgQz物理好资源网(原物理ok网)

C.gQz物理好资源网(原物理ok网)

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D.0V,3VgQz物理好资源网(原物理ok网)

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()gQz物理好资源网(原物理ok网)

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A.电场是由点电荷形成的电场。gQz物理好资源网(原物理ok网)

B.A、B两点电场强度关系为:gQz物理好资源网(原物理ok网)

C.电子从A移动到B时,电场力做正功。gQz物理好资源网(原物理ok网)

D.电子在A、B两点的电势能关系为:gQz物理好资源网(原物理ok网)

4.【陕西渭南中学2020年高二月考】两项收费标准为gQz物理好资源网(原物理ok网)

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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?gQz物理好资源网(原物理ok网)

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一个。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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等量的异种电荷gQz物理好资源网(原物理ok网)

B. N 点和 C 点之间的场强方向沿 x 轴的负方向gQz物理好资源网(原物理ok网)

C.N、D点间的电场强度先减小后增大gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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gQz物理好资源网(原物理ok网)

8.0×10-9J。下列哪项分析是正确的?gQz物理好资源网(原物理ok网)

A.如果将粒子从M点移动到N点,电场力就会起作用。gQz物理好资源网(原物理ok网)

可能小于 4.0×10-9JgQz物理好资源网(原物理ok网)

B.如果将粒子从M点移动到N点,电场力就会起作用。gQz物理好资源网(原物理ok网)

可能大于4.0×10-9JgQz物理好资源网(原物理ok网)

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/mgQz物理好资源网(原物理ok网)

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()gQz物理好资源网(原物理ok网)

A.电场强度的方向是从O点到b点。gQz物理好资源网(原物理ok网)

B.电场强度方向从O点指向d点gQz物理好资源网(原物理ok网)

C.电场强度为10V/mgQz物理好资源网(原物理ok网)

D.电场强度为10/5V/mgQz物理好资源网(原物理ok网)

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:gQz物理好资源网(原物理ok网)

(1)A、B点间的电位差gQz物理好资源网(原物理ok网)

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(2)均匀电场的强度;gQz物理好资源网(原物理ok网)

(3)当小球到达B点时,细线对小球的拉力为多大?gQz物理好资源网(原物理ok网)

毛笔识字gQz物理好资源网(原物理ok网)

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()gQz物理好资源网(原物理ok网)

A.如果在点A处只放置一个正电荷,则电位差gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

C. 如果在点 A 和 G 处放置等量的相反点电荷,则gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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课程计划:gQz物理好资源网(原物理ok网)

课程基本信息gQz物理好资源网(原物理ok网)

问题gQz物理好资源网(原物理ok网)

电位差与电场强度的关系gQz物理好资源网(原物理ok网)

教科书gQz物理好资源网(原物理ok网)

书名:《物理必修》(第 3 卷)gQz物理好资源网(原物理ok网)

出版社:人民教育出版社出版日期:2019年4月gQz物理好资源网(原物理ok网)

教学目标gQz物理好资源网(原物理ok网)

教学目标:gQz物理好资源网(原物理ok网)

(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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

(2)了解电场强度另一个单位“伏特每米”的物理意义。gQz物理好资源网(原物理ok网)

教学重点:gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

教学难点:gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

教学过程gQz物理好资源网(原物理ok网)

时间gQz物理好资源网(原物理ok网)

教学课程gQz物理好资源网(原物理ok网)

主要师生活动gQz物理好资源网(原物理ok网)

3 分钟gQz物理好资源网(原物理ok网)

新课程介绍gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

7 分钟gQz物理好资源网(原物理ok网)

理论研究1gQz物理好资源网(原物理ok网)

(U=编辑)gQz物理好资源网(原物理ok网)

1)确定研究方案gQz物理好资源网(原物理ok网)

2)创建简单的问题场景:gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

3)开展探究活动,推导出U=Ed。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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?gQz物理好资源网(原物理ok网)

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?gQz物理好资源网(原物理ok网)

6 分钟gQz物理好资源网(原物理ok网)

理论研究2gQz物理好资源网(原物理ok网)

(E=U/d)gQz物理好资源网(原物理ok网)

1)将U=Ed变换为E=U/d,场强可以用什么单位来表示?gQz物理好资源网(原物理ok网)

2)如何证明两种电场强度单位一致?gQz物理好资源网(原物理ok网)

3)将U=Ed变换为E=U/d有何新含义?gQz物理好资源网(原物理ok网)

4)如何用E=U/d来解释电场线密集的地方等势面也密集?gQz物理好资源网(原物理ok网)

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?gQz物理好资源网(原物理ok网)

6)对电场强度方向的重新认识gQz物理好资源网(原物理ok网)

7)等位线与等高线的进一步类比gQz物理好资源网(原物理ok网)

4 分钟gQz物理好资源网(原物理ok网)

教科书范例gQz物理好资源网(原物理ok网)

实例分析与解决方案gQz物理好资源网(原物理ok网)

(重点剖析解题思路和题型设计意图)gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

示例讨论gQz物理好资源网(原物理ok网)

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?gQz物理好资源网(原物理ok网)

(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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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新课总结gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

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。gQz物理好资源网(原物理ok网)

高中生预习+老师备课资料:gQz物理好资源网(原物理ok网)

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