全優(yōu)課堂物理配粵教版選修3-1課件2019-8-28修訂第1章 第5節(jié)

1、物理選修3-1配粵教版第五節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系物理選修3-1配粵教版1如圖甲所示，在點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中有A、B、C三A點(diǎn)，若Q為正電荷，將正電荷放在點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能最大，A點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能最小若Q為負(fù)電荷，將正將負(fù)電荷放在AA電荷放在點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能最小，將負(fù)電荷放在點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能最大物理選修3-1配粵教版 甲 乙物理選修3-1配粵教版2(多選)如圖乙所示，MN是一正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(xiàn)一個(gè)帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力)從a到b穿越這條電場(chǎng)線(xiàn)的軌跡如圖中虛線(xiàn)所示下列結(jié)論正確的是(A. 點(diǎn)電荷一定位于M點(diǎn)的左側(cè)B. 帶電粒子從a到b的過(guò)程中動(dòng)能逐漸減小 C帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度)D帶電粒子

2、在a點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能【答案】CD物理選修3-1配粵教版一、探究場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電荷q從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)WABqUAB 1靜電力做功WAB與UAB的關(guān)系為2由FqE，WABFd qEdUABEd3對(duì)比兩種計(jì)算結(jié)果，得4公式UABEd的適用條件是：E是 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，d是AB兩點(diǎn)沿 電場(chǎng)線(xiàn)方向的距離配粵教版物理選修3-1二、電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面的關(guān)系垂直 1電場(chǎng)線(xiàn)跟等勢(shì)面2沿著電場(chǎng)線(xiàn)的方向各等勢(shì)面上的電勢(shì)減小，逆著電場(chǎng)增大 線(xiàn)的方向各等勢(shì)面上的電勢(shì)3電場(chǎng)線(xiàn)密的區(qū)域等勢(shì)面密，電場(chǎng)線(xiàn)疏的區(qū)域等勢(shì)面疏物理選修3-1配粵教版登上一座山，往往不止一條道，既有彎彎曲曲的盤(pán)山

3、公路，也有陡峭的小道，小道雖然陡，但是單位行程上升的高度 要大得多與此類(lèi)似，在電場(chǎng)中，不僅僅沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降 低，那么沿電場(chǎng)線(xiàn)方向與沿其他方向相比電勢(shì)降低有什么不 同？它是不是“陡峭的小道”呢？【答案】單位長(zhǎng)度上沿電場(chǎng)線(xiàn)電勢(shì)降低最大物理選修3-1配粵教版場(chǎng)強(qiáng)電勢(shì)差的關(guān)系1場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)差的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別與聯(lián)系物理量電場(chǎng)強(qiáng)度E電勢(shì)差U定義放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電荷量的比值電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功跟電荷電荷量的比值物理選修3-1配粵教版區(qū)別與聯(lián)系 物理量電場(chǎng)強(qiáng)度 E電勢(shì)差 U定義式EFqUWq引入意義描述電場(chǎng)力的性質(zhì)描述電場(chǎng)能的性質(zhì)正負(fù)或方向是矢量，正電荷受力方向?yàn)?/p>

4、 E 的方向雖有正負(fù)，但是標(biāo)量，正負(fù)表示兩點(diǎn)電勢(shì)高低聯(lián)系(1) 對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng) EUd(2) U 和 E 是描述電場(chǎng)固有性質(zhì)的物理量，大小取決于電場(chǎng)本身，與 F、q、W 無(wú)關(guān)物理選修3-1配粵教版2.勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系(1)方向關(guān)系由圖可知，由A點(diǎn)沿AB、AC、AD、AF路徑電勢(shì)均降落， 且UABUACUADUAF，其中AB路徑電勢(shì)降落最快由此可 知：電勢(shì)降落最快的方向是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向物理選修3-1配粵教版(2)數(shù)值關(guān)系UE d 或 UEd 式中 d 為沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離定量計(jì)算時(shí)兩公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，但對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)也可以用兩公式定性分析問(wèn)題如圖所示電場(chǎng)，同一電場(chǎng)線(xiàn)上有三點(diǎn)A、B

5、、C，其中 AB BC ，比較電勢(shì)差 UAB和 UBC 的大小從圖可以看出 AB 段場(chǎng)強(qiáng)比 BC 段場(chǎng)強(qiáng)大，根據(jù)公式Ed，d 相同，E 大的兩點(diǎn)間電勢(shì)差大，所以 UABUBCU物理選修3-1配粵教版3三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式的比較公式區(qū)別物理含義引入過(guò)程適用范圍EFq是電場(chǎng)強(qiáng)度大小的定義式Fq，F(xiàn)F、qq與無(wú)關(guān)，反映某點(diǎn)電場(chǎng)的性質(zhì)適用于一切電場(chǎng)E Qkr2是真空中點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的決定式由 EFFq和Qqk r2 導(dǎo)出在真空中，場(chǎng)源電荷 Q 是點(diǎn)電荷EUd是勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)的決定式由 FqE 和WqU 導(dǎo)出勻強(qiáng)電場(chǎng)物理選修3-1配粵教版例1如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成三角形，邊長(zhǎng)均為4cm.將一帶電荷

6、量q1.01010C的正電荷(不計(jì)重力)，從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為109J若把同一電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功也為109 J，那么該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)多大？物理選修3-1配粵教版解析：物理選修3-1配粵教版答案：5102 V/m物理選修3-1配粵教版 題后反思用本節(jié)的公式解題一定要注意適用條件，還要注意必須使用國(guó)際單位，通過(guò)此題可以看出場(chǎng)強(qiáng)方向是電勢(shì)降落最快的方向，通過(guò)相同的距離電勢(shì)降落最大的方向，這個(gè)結(jié)論對(duì)非勻強(qiáng)電場(chǎng)也成立物理選修3-1配粵教版1(多選)(2016南昌校級(jí)期末)某靜電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(xiàn)與x軸重合，其電勢(shì)的變化規(guī)律圖象關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，如圖所示已知x軸上A、B兩點(diǎn)中A到O點(diǎn)的距離更近在

7、O點(diǎn)由靜止釋放一電子，電子僅受電場(chǎng)力的作用，則下述正確的是(AA、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小EAEB BA、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反C電子運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸減小D電子將在x0x0之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)【答案】AC)物理選修3-1配粵教版【解析】由 EU知，圖象的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度，所以 A可dB 兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小 EAEB，且電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同指向負(fù)方向，A 正確，B 錯(cuò)；從 O 點(diǎn)向外場(chǎng)強(qiáng)減小，電子的電場(chǎng)力沿正方向減小，加速度減小，電子一直向正方向運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤正確，D物理選修3-1配粵教版對(duì)電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面關(guān)系的進(jìn)一步理解1等勢(shì)面與電場(chǎng)線(xiàn)一定垂直假設(shè)電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面不垂直，將場(chǎng)強(qiáng)分解為與等勢(shì)面平行 和垂直的兩個(gè)分

8、量，沿等勢(shì)面方向場(chǎng)強(qiáng)的分量一定不為零，那 么在同一等勢(shì)面上的兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力一定做功，則 該兩點(diǎn)存在電勢(shì)差，就不是同一等勢(shì)面因而假設(shè)錯(cuò)誤，故等勢(shì)面與電場(chǎng)線(xiàn)一定垂直物理選修3-1配粵教版2電場(chǎng)線(xiàn)由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面沿著電場(chǎng)線(xiàn)移動(dòng)正電荷，若從 A移到 B，電場(chǎng)力做正功，則 UWAB0，即 ，顯然，沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向電WABABABq勢(shì)降低，并且降低得最快3等差等勢(shì)面的疏密可以反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱(1)等勢(shì)面越密，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)；等勢(shì)面越疏，場(chǎng)強(qiáng)越弱U(2)根據(jù)公式 E d ，可定性說(shuō)明，等差等勢(shì)面間距離越小，其場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，即等勢(shì)面的疏密反映電場(chǎng)強(qiáng)弱4電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面雖然只能定性地描述電場(chǎng)，但都可

9、以反 映電場(chǎng)的強(qiáng)弱分布及電場(chǎng)的方向物理選修3-1配粵教版【特別提醒】 (1)只有相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等時(shí)，才能通過(guò)等勢(shì)面的疏密反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)中任選等距離的兩點(diǎn)，當(dāng)兩點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線(xiàn)上時(shí)，兩點(diǎn)間電勢(shì)差最大物理選修3-1配粵教版5等分法計(jì)算勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電勢(shì)或電場(chǎng)強(qiáng)度(1)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿著任意方向上，相等距離的電勢(shì)差都 相等如果把某兩點(diǎn)間的距離等分為 n 段，則每段兩端點(diǎn)的電勢(shì)差等于原電勢(shì)差的1.像這樣采用這種等分間距求電勢(shì)問(wèn)題的n方法，叫作等分法物理選修3-1配粵教版(2)在已知電場(chǎng)中幾點(diǎn)的電勢(shì)時(shí)，如果要求另外某點(diǎn)的電勢(shì)，一般采用“等分法”在電場(chǎng)中找出與待求點(diǎn)電勢(shì)相同的等 勢(shì)點(diǎn)(4

10、) 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，相互平行、相等長(zhǎng)度的線(xiàn)段兩端電勢(shì) 差相等，用這一點(diǎn)可求解電勢(shì)或電勢(shì)差(5) 等分法也常用在畫(huà)電場(chǎng)線(xiàn)或計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的問(wèn)題中物理選修3-1配粵教版例2圖中A 、B 、C 三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中， 已知ACBC ， ABC 60 ， BC 20cm. 把一個(gè)電荷量q 1.0105C的正電荷從A移到B，電場(chǎng)力做功為零；從B移到C，電場(chǎng)力做功為1.73103J，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向是()A865 V/m，垂直AC向左B865 V/m，垂直AC向右C1 000 V/m，垂直AB斜向上D1 000 V/m，垂直AB斜向下物理選修3-1配粵教版解析：把電荷 q 從 A 移到 B 電場(chǎng)

11、力不做功，說(shuō)明 A、B 兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上因該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，等勢(shì)面應(yīng)為平面故圖中直線(xiàn)AB 即為等勢(shì)線(xiàn)，電場(chǎng)強(qiáng)度方向應(yīng)垂直于等勢(shì)面，可見(jiàn)，選項(xiàng) A、B 不正確1.73103WBCUV173V，B 點(diǎn)電勢(shì)比 C 點(diǎn)1.0105BCq低 173V，因電場(chǎng)線(xiàn)沿電勢(shì)降低的方向，所以電場(chǎng)強(qiáng)度方向必U U 173垂直于 AB 斜向下，電場(chǎng)強(qiáng)度大小 E d BC sin 60 30.2 2V/m1 000 V/m.選項(xiàng) D 正確答案：D物理選修3-1配粵教版 題后反思本題考查電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面的關(guān)系，可先確定一個(gè)等勢(shì)面， 然后根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面垂直確定電場(chǎng)線(xiàn)然后根據(jù)UEd解得E物理選修3-1配粵教版例3(201

12、6吉林扶余一中月考)如圖所示，在一勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域中，有A、B、C、D四點(diǎn)恰好位于一平行四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)上，已知A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)分別為A6V，B4V，C0，則D點(diǎn)電勢(shì)D的大小為()A3 VC2 VB0D1 V解析：由于是平行四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)，那么連接BD、AC交于點(diǎn)O，那么有AC2OBD；所以D6042 V答案：C物理選修3-1配粵教版 題后反思本題的技巧是找等勢(shì)點(diǎn)，利用好平行四邊形的性質(zhì)同時(shí)也可以由勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿著任意方向每前進(jìn)相同的距離，電勢(shì)變化相等，故ADBC物理選修3-1配粵教版2(2016湖北白水高中月考)如圖所示A、B、C、D、E、F為勻場(chǎng)電場(chǎng)中正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C電勢(shì)

13、分別為1V、6V、8內(nèi)，則D點(diǎn)電勢(shì)為(A5 VC8 V【答案】AV，電場(chǎng)強(qiáng)度方向與正六邊形在同一平面)B7 VD6 V物理選修3-1配粵教版【解析】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿著任意方向前進(jìn)相同距離，電勢(shì)的降落必定相等，由于從A到D方向平行與BC方向，且AD 間距等于BC間距的兩倍故有DA2(CB)，代入數(shù)據(jù)解得D5 V，故A正確，B、C、D均錯(cuò)誤物理選修3-1配粵教版3.(2016江西南昌校級(jí)月考)如圖所示，A，B，C，D 是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向平行與該平面已知 A，B，C 三點(diǎn)的電勢(shì)分別為 A15 V，B3 V，C3 V(1) 在圖中畫(huà)出電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面；(2) 求 D 點(diǎn)的電勢(shì) D物理選修3-1配粵教版【解析】(1)(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿著任意方向每前進(jìn)相同的距離，電勢(shì)變化都相等，故連接 AC，將AC 三等分，標(biāo)上三等分點(diǎn) E、F，則根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線(xiàn)方向相