2019-2020年高二物理电场强度与电势差的关系

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1、2019-2020年高二物理电场强度与电势差的关系一、探究场强与电势差的关系在匀强电场中，沿着________的方向，任意两点之间的电势差等于________与这两点间______的乘积，即U＝________.答案　电场强度　场强　距离　Ed二、电场线与等势面的关系1．电场线跟等势面__________．2．沿着电场线的方向各等势面上的电势________，逆着电场线的方向各等势面上的电势______．3．电场线密的区域等势面________，电场线疏的区域等势面________．答案　1.垂直　2.减小　增大　3.密　疏[一、探究场强与电势差的关系[问题情境]如图1，

2、匀强电场的电场强度为E，电荷q从A点移到B点电场力做的功为WAB，A、B两点间的电势差为UAB图11．电场力的功WAB与电势差UAB之间的关系是怎样的？2．电荷在电场中受到的力是多大？该力是恒力还是变力？3．试从电荷q所受电场力的角度来计算WAB等于什么？4．根据上面WAB的两种表示方式，你能得到电场强度与电势差之间存在怎样的关系？5．如果这里的电场是非匀强电场，电场力的功还能用W＝F·s来求解吗？答案　1.WAB＝qUAB2．F＝qE　是恒力3．WAB＝F·d＝qE·d4．UAB＝Ed5．在非匀强电场中F＝qE是变力，不能用W＝F·s来计算功的大小．[要点提炼]1．匀强

3、电场中电场强度与电势差的关系：U＝______.2．公式只适用于________，d必须是沿场强方向的距离，如果在电场中两点连线不沿场强方向，d的取值应为在场强方向的投影，即为电场中这两点所在的等势面的垂直距离．3．场强E的另一种表述：E＝________，由此可得场强的另一个单位是________，符号为________．答案　1.Ed　2.匀强电场　3.　伏/米　V/m[问题延伸]我们学过几个场强E的表达式？试讨论并区分？答案　三个．它们的区别如下表[　　区别公式　　物理含义引入过程适用范围E＝是电场强度大小的定义式F∝q，E与F、q无关，用来描述某点电场的力的性质适

4、用于一切电场E＝k是真空中点电荷场强决定式由E＝和库仑定律导出在真空中，场源电荷Q是点电荷E＝是匀强电场的场强决定式由F＝qE和W＝qU导出匀强电场二、电场线与等势面的关系[问题情境]1.电场线为什么一定要垂直于等势面？2．为什么沿电场线方向电势是下降的？3．为什么电场线密集的地方等势面也密集？答案　1.2.见课本P18“电场线与等势面的关系”．3．电场线密集的地方场强大，由U＝E·d，E取平均值(或认为较短距离上E不变)，可得结论：在U相同的情况下，E越大，间距d越小，所以电场线越密集的地方，等差等势面也越密集．[要点提炼]1．电场线与等势面的关系：(1)电场线跟等势面

5、______．(2)沿着电场线方向各等势面上的电势______，逆着电场线的方向各等势面上的电势______．(3)电场线密的区域等势面________，电场线稀的区域等势面________．2．几种常见的电场线与等势面分布图答案　1.(1)垂直　(2)减小　升高　(3)密　疏[问题延伸]1．匀强电场的等势面有何特点？2．能否说电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低？答案　1.匀强电场的等势面相互平行且等间距．2．场强与电势间无因果关系，场强大的地方，电场线密集，等势面密集，但电势不一定高，电势是沿电场线方向而降低的．例1　如图2所示，A、B两平行金属板间的匀强电

6、场的场强E＝2×105V/m，方向如图所示．电场中a、b两点相距10cm，ab连线与电场线成60°角，a点距A板2cm，b点距B板3cm，求：图2(1)电势差UAa，Uab和UAB；(2)用外力F把电荷量为1×10－7C的正电荷由b点匀速移动到a点，那么外力F做的功是多少？解析　(1)UAa＝E·dAa＝2×105×0.02V＝4×103V.Uab＝E·dab＝2×105×0.1×cos60°V＝1×104V．UAB＝E·dAB＝2×105×(0.02＋0.1×cos60°＋0.03)V＝2×104V.(2)据动能定理得　WF＋W电＝0，所以WF＝－W电＝－qUba＝qU

7、ab＝1×10－7×1×104J＝1×10－3J.答案　见解析变式训练1　如图3所示为匀强电场中的一簇等势面，若A、B、C、D相邻两点间的距离都是2cm，则该电场的场强为______；到A点距离为1.5cm的P点的电势为________；该电场的场强方向为________．图3答案　V/m　－2.5V　垂直等势面指向电势降低的方向解析　各等势面间的垂直距离为cm由E＝得：E＝V/m＝V/mP点的电势φp＝－×10V＝－2.5V场强方向：垂直等势面，指向电势降低的方向．例2　位于A、B处的两个带有不等量电荷的负点电荷在平面内电势