高中物理 1.5电场强度与电势差的关系学案 粤教版选修3-1

第五节电场强度与电势差的关系1理解匀强电场中电势差与电场强度的关系UEd，并且能够推7导出这个关系式2会用关系式UEd进行有关的计算3理解电势与场强无直接的关系1场强与电势差的关系如图所示，在匀强电场中，电荷q从A点移动到B点(1)电场力做功WAB与UAB的关系为WABqUAB(2)由FqE ，WABFdqEd(3)对比两种计算结果，得UEd(4)公式UABEd的适用条件是：E是匀强电场，d是沿电场方向的距离(5)单位：场强的另一单位是伏/米，符号为V/m2电场线与等势面的关系(1)由WABqUAB可知，在同一等势面上移动电荷时因UAB0，所以电场力不做功，电场力的方向与电荷移动方向垂直(2)电场线与等势面的关系电场线与等势面垂直沿电场线方向各等势面上的电势减小电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏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Fq，E与F、q无关，是反映某点电场的性质适用于一切电场Ek是真空中点电荷场强的决定式由E和库仑定律导出在真空中，场源电荷Q是点电荷E是匀强电场中场强的定义式由FqE和WqU导出匀强电场例下列公式中，既适用于点电荷产生的静电场，也适用于匀强电场的有()场强E场强E场强Ek电场力做功WUqA B C D答案：D一、单项选择题1(2014南昌模拟)关于静电场，下列说法中正确的是(B)A在电场中某点的电势为零，则该点的电场强度一定为零B电场中某点的场强大小等于单位电荷量的试探电荷在该点所受的电场力大小C根据公式UEd知，在匀强电场中两点间的距离越大，电势差就越大D正电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加解析：电场强度和电势没有必然联系，所以电势为零的地方，电场强度不一定为零，故选项A错误根据电场强度的定义式E可知，选项B正确公式UEd中的d指沿电场线方向的距离，故选项C错误正电荷沿电场线方向移动，电场力做正功，电势能减小，故选项D错误2(2014湖北宜昌高二检测)如图所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2 cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是(B)A竖直向下，E100 V/mB水平向左，E100 V/mC水平向左，E200 V/mD水平向右，E200 V/m解析：由电势降低最快的方向就是电场强度的方向以及电场线与等势面垂直的特点可知，电场强度方向水平向左，又由E得E100 V/m.故B项正确3如图中，a、b、c、d、e五点在同一直线上，b、c两点间的距离等于d、e两点间的距离在a点固定放置一个点电荷，带电荷量为Q，已知在Q的电场中b、c两点间的电势差为U，将另一个点电荷q从d点移动到e点的过程中，下列说法正确的是(D)A电场力做功qUB克服电场力做功qUC电场力做功大于qUD电场力做功小于qU解析：电场力做功WUq，对于点电荷产生的电场，d、e两点的电势差小于b、c两点的电势差，故从d点到e点，电场力做功小于qU.4如图中的实线为电场线，虚线为等势线，a、b两点的电势a50 V，b20 V，则a、b连线中点c的电势c应为(B)Ac35 VBc35 VCc35 VD条件不足，无法判断c的高低解析：若是匀强电场，由公式UEd易得c35 V，而由电场线的疏密情况可知，ac段的场强大于cb段的场强，则UbcUca，即bcab，即有c35 V故选B.二、不定项选择题5如图所示，匀强电场中某电场线上的两点A、B相距0.2 m，正电荷q106 C，从A移到B，电场力做功为2106 J，则(AD)A该电场的场强为10 V/mB该电场的场强方向由A指向BCA、B间的电势差为10 VDB点的电势比A点的高解析：电荷q由A移到B，W电qEd，代入数据得2106106E0.2，解得E10 V/m，A正确A到B电场力对正电荷做正功，电场力方向由A指向B，所以场强方向由A指向B，B正确UEd100.2 V2 V，C错沿电场线方向电势降低，A点电势高于B点电势，D错6如图是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是(ABCD)Aa点的电势低于b点的电势B该点电荷带负电Ca点和b点电场强度的方向不相同Da点的电场强度大于b点的电场强度7如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点，下列说法正确的是(ABC)AM点电势一定高于N点电势BM点场强一定小于N点场强C正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D将电子从M点移动到N点，电场力做正功8(2013上海高考)两异种点电荷电场中的部分等势面如图所示，已知A点电势高于B点电势若位于a、b两处点电荷的电荷量大小分别为qa和qb，则(B)Aa处为正电荷，qaqb Ba处为正电荷，qaqbCa处为负电荷，qaqb Da处为负电荷，qaqb解析：根据A点电势高于B点电势可知，a处为正电荷，qaqb，选项B正确9(2013江苏高考)将一电荷量为Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等. a、b为电场中的两点，则(A) Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的低C检验电荷q在a点的电势能比在b点的大D将检验电荷q从a点移到b点的过程中，电场力做正功解析：根据电场线的疏密表示电场强度大小可知a点的电场强度比b点的大，选项A正确根据沿电场线方向电势逐渐降低，a点的电势比b点的高，选项B错误由电势能与电势的关系可知，检验电荷q在a点的电势能比在b点的小，选项C错误将检验电荷q从a点移到b点的过程中，电场力做负功，电势能增大，选项D错误三、非选择题(按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)10如图所示，匀强电场的场强E1.2102 V/m，方向水平向右一点电荷q4108 C沿半径为R20 cm的圆周，从A点移动到B点(已知AOB90)求： (1)这一过程电场力做的功(2)A、B间的电势差UAB.解析：(1)点电荷从A点沿圆弧AB到达B点电场力所做的功等效于沿AOB电场力所做的功；在AO过程中，因电场力方向与运动方向垂直，所以电场力不做功，WAO0.在OB过程中，电场力做功为：W电F电scos qERcos 18041081.21020.2(1) J9.6107 J，负号表示电场力做负功(2) UAB V24 V.答案：(1)W电9.6 107 J(2)UAB24 V11一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示，AB与电场线夹角30，已知带电微粒的质量m1.0107 kg，电荷量q1.01010 C，A、B相距L20 cm.(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字)求：(1)微粒在电场中运动的性质，要求说明理由；(2)电场强度的大小和方向；(3)要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度多大？解析：(1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动，则重力和电场力在垂直于AB方向上的分力必等大反向，由此可知电场力的方向水平向左，微粒所受合力的方向由B指向A，与初速度vA方向相反，微粒做匀减速运动(2)在垂直于AB方向上，有：