§1-6电势差与电场强度的关系
1.6电势差与电场强度的关系课件-高二上学期物理教科版
2.E-x图像的理解及应用
(3)将x轴上一段距离x分成很多微小单元Δx,由公式U=EΔx知,E-x图像 中曲线与x轴所围成的“面积”表示电势差U。 (4)据E-x图像结合带电粒子的运动情况可以确定带电粒子的电场力、 加速度、电场力做功、电势能变化等。
【例3】空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象
移到右侧，电势能先减小后增大
D.一点电荷只在电场力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐变小
解析 由题图知，越靠近两点电荷，电势越低，则 q1和q2都是负电荷，故A项正确； φ－x图象的切线斜率表示电场强度，则P点场强为 零，据场强的叠加知两点电荷在P处产生的场强等 大反向，即 kxqAP12＝kxqBP22，又 xAP<xPB，所以 q1 的电荷量小于 q2 的电荷量， 故 B 项错误； 由题图知，在A、B之间沿x轴从P点左侧到右侧，电势先增加后减小，则 负点电荷的电势能先减小后增大，故C项正确；
电场中常见的φ－x图象
两个等量异种点电荷连线上的φ－x图象
例1 (多选)两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的A、B两点， 两点电荷连线上各点电势φ随坐标x变化的关系图象如图11所示，其中P
点电势最高，且xAP<xPB，则（ AC ）
A.q1和q2都是负电荷 B.q1的电荷量大于q2的电荷量 C.在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点左侧
电势差与电场强度的关系
新课导入
EP
q
温
故
EP 电势能
知
WAB EPA EPB
新
W 电场力的功
电势
U AB A B
WAB qU AB
电势差 U
关系
电场强度 E
电场力做功与 路径无关
高中物理备课参考 电势差与电场强度的关系
要点精讲
1. 匀强电场中电势差跟电场强度的关系
U AB （1）大小关系U AB =Ed 或 E= d
如图所示的匀强电场中，把一点电荷 q 从 A 移到 B，则电场力做功为：W=qUAB且与路 径无关。另外，由于是匀强电场。所以移动电荷时，电场力为恒力，可仍用求功公式直接求 解，假设电荷所走路径是由 A 沿直线到达 B，则做功 W=F·AB·cosθ=F·q·AB·cosθ
低慢。因此电场中电势为负值，容易错选 C 项。
U AB ② 公式 E= d 表明，匀强电场的电场强度，在数值上等于沿着电场方向上单位距离
的电势降落，正是依据这个关系，电场强度的单位还有 V/m。 ③ 虽然公式 U=Ed大小。例如图是一非匀强电场，某一电场线上 A、B、C 三点 AB=BC，比较 UAB 和 UBC的大小。我们可以设想，AB 段的场强要比 BC 段的场强大，因而，UAB=E1·AB， UBC=E2BC，UAB>UBC。这里的 E1、E2，分别指 AB 段、BC 段场强的平均值。由此我们可以得出 一个重要结论：
（2）方向关系 ① 场强方向就是电势降低最快的方向
只有沿场强方向，在单位长度上的电势差最大，也就是说电势降低最快的方向为 电场强度的方向，但是，电势降低的方向不一定是场强方向。
② 电场线与等势面垂直 2. 等分法计算匀强电场中的电势
（1）在匀强电场中，沿着任意方向上相等的距离电势差都相等。如果把某两点间的距 离等分为几段，则每段两端点的电势差等于原电势差的 l／n 倍，像这样采用这种等分间距 求电势问题的方法，叫做等分法。
=E·q·BC，两式相比较，E=UAB／BC=U／d，这就是电场强度与电势差之间的关系。
说明：① 在匀强电场中，任意两点间的电势之差，等于电场强度跟这两点沿电场强度 方向上的距离的乘积。即 d 必须是沿着场强方向的距离，如果电场中两点不沿场强方向，d 的取值应为在场强方向的投影，即为电场中该两点所在的等势面的垂直距离。
选修3-1 1.6电势差与电场强度的关系
2、如图，a、b、c是一条电场线上的三个点， 电场线的方向由a到c, a、b间的距离等于b、 c间的距离。用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec 分别表示a、b、c三点的电势和场强。下列哪 个正确？ （ ） a b c E
● ● ●
A.φa＞φb＞φc
B. Ea＞Eb＞Ec
C.φa－φb=φb－φc
.O
二、电势差与电场强度的关系
U Ed
匀强电场中两点间的电势差等于场强 与这两点间沿电场力方向距离的乘积
请定性地画出电势差相等的二个等势面。 4、在匀强电场中，任意两条平行线段上相 等距离的两点间的电势差相等。
1、在电场强度为600 N/C的匀强电场中， A、B两点相距5 cm，若A、B两点连线是 沿着电场方向时，则A、B两点的电势差 是____ V。若A、B两点连线与电场方向 30 成60°角时， 则A、B两点的电势差是 ____V；若A、B两点连线与电场方向垂 15 0 直时，则A、B两点的电势差是___V。
1.6 电势差与 电场强度的关系
电场的两大性质： ①力的性质： 由电场强度E描述 可用电场线形象表示 ②能的性质：
由电势 、电势差U描述
可用等势面形象表示
一、电势与电场强度的关系---无直接关系
问题1：电场强度大的地方电势是否一定高？ 反之又如何呢？ E大处φ不一定高； φ高处E不一定大 问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？ 反之又如何呢？ E为零处φ不一定为零， φ为零处E不一定为零
电势
WAB EPA EPB
WAB qU AB
电势差
U
U Ed
W
电场力的功 电场力
电场强度
F E q
E
电场力做 功与路径 无关
电势差与电场强度的关系
电势差与电场强度的关系电势差和电场强度是电学中的两个重要概念，它们之间存在紧密的联系和相互依赖关系。
本文将探讨电势差和电场强度之间的关系，并从不同角度分析其含义和作用。
一、电势差和电场强度的定义及关系首先，我们来了解一下电势差和电场强度的基本定义。
电势差是指在电场中两点之间的电势能差，也可以理解为单位正电荷从一个点移到另一个点所做的功。
电势差的单位是伏特（V）。
而电场强度则表示单位正电荷在电场中所受到的力的大小，即单位正电荷所受到的力的大小。
电场强度的单位是牛顿/库仑（N/C）。
电势差和电场强度之间存在着紧密的联系，它们是相互依赖的。
电场强度是导致电势差产生的根本原因，电势差则是电场强度所表现出来的物理量。
换句话说，电势差是电场强度作用下产生的一种势能差。
由于电荷在电场中受到电场力的作用，当电荷从一个点移动到另一个点时，它所具有的势能会发生改变，从而形成了电势差。
二、电势差和电场强度的数学关系电势差和电场强度之间存在一种数学关系，可以通过求解求解电场强度的积分来得到电势差的表达式。
具体来说，设电场强度为E，在一个从A点到B点的路径上，我们可以通过求解沿路径的电场强度的积分来得到电势差∆V。
数学表达式可以表示为∆V = ∫E·ds，其中∆V表示从A点到B点的电势差，E表示沿路径的电场强度，ds表示路径上的微小位移。
由于电势差∆V与路径有关，因此在求解电势差时需要明确路径的选择。
一般情况下，我们选择的路径是正电荷从A点移动到B点的最优路径，即在此路径上所需做的功最小。
在这种情况下，电势差与路径的选择无关，只与起点和终点有关。
三、电势差和电场强度的物理意义电势差和电场强度在物理上都有着重要的意义。
电势差反映了电场力对电荷的作用能力，也就是说，电势差越大，表示力的作用更强，电荷所具有的势能差也就越大。
另外，电势差还可以用来描述电能转化的尺度，因为电势差与电荷之间的电能转化关系是紧密联系的。
而电场强度则反映了电场力的强弱程度，它是用来描述电荷间相互作用的力的大小。
电势差与电场强度解析电势差与电场强度的关系
电势差与电场强度解析电势差与电场强度的关系电势差（potential difference）和电场强度（electric field strength）是电学中的两个重要概念。
它们描述了电场中电荷移动的性质和规律。
本文将通过解析电势差与电场强度的关系，探讨它们之间的物理本质和数学表达。
一、电势差的定义与性质在电学中，电势差是指在电场中，单位正电荷从一个点移动到另一个点所做的功与单位正电荷的比值。
用数学表达式表示为：ΔV = W/q其中，ΔV表示电势差，W表示做功，q表示单位正电荷。
电势差的单位是伏特（V），电势差可以使电荷发生移动，产生电流。
根据电势差的性质，我们可以得出以下结论：1. 电势差与路径有关：电势差的大小与电荷在电场中的运动路径有关。
当电荷从一个位置到另一个位置的路径长度增加时，电势差也会增大。
2. 电势差与电荷正负有关：电势差的正负与电荷的正负有关。
当电荷从正电荷移动到负电荷时，电势差为负；当电荷从负电荷移动到正电荷时，电势差为正。
3. 电势差的代数和与路径无关：沿着闭合回路，电势差的代数和为零。
这个性质可以从电场力是保守力推导得出，即在一个闭合回路中，由电场力产生的总功为零。
二、电场强度的定义与性质电场强度是描述电场中电荷所受力的物理量。
在一点的电场强度定义为单位正电荷所受的力。
用数学表达式表示为:E = F/q其中，E表示电场强度，F表示所受的力，q表示单位正电荷。
电场强度的单位是牛顿/库仑（N/C），它的数值等于单位正电荷所受的电场力。
根据电场强度的性质，我们可以得出以下结论：1. 电场强度与电荷正负有关：电场强度与电荷的正负有关。
正电荷所在点的电场强度指向外部，负电荷所在点的电场强度指向内部。
2. 电场强度是矢量：电场强度具有方向性，它是一个矢量量，用箭头表示。
箭头的方向表示电场强度的方向，箭头的长度表示电场强度的大小。
3. 电场强度与距离的平方成反比关系：电场强度与距离的平方成反比。
第一章 6 电势差与电场强度的关系
6 电势差与电场强度的关系[学习目标] 1.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系：U ＝Ed ，并了解其适用条件.2.会用U ＝Ed 或E ＝Ud解决有关问题.3.知道电场强度的另一个单位“伏(特)每米”的意义．一、匀强电场中电势差与电场强度的关系1．在匀强电场中，两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积． 2．公式：U AB ＝Ed . 3．适用条件： (1)匀强电场．(2)d 为两点沿电场方向的距离． 二、公式E ＝U ABd的意义1．意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与这两点沿电场强度方向距离的比值．2．电场强度的另一种表述：电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势． 3．电场强度的另一个单位：由E ＝U ABd 可导出电场强度的另一个单位，即伏[特]每米，符号为V/m.1V/m ＝1 N/C.1．判断下列说法的正误．(1)公式U ＝Ed 适用于所有电场．( × )(2)由U ＝Ed 可知，匀强电场中两点间的电势差与这两点的距离成正比．( × ) (3)匀强电场的场强值等于沿电场线方向每单位长度上的电势差值．( √ ) (4)在匀强电场中，任意两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积．( × ) (5)电场强度越大的地方，等差等势面间的距离越小．( √ ) (6)电场线的方向就是电势降落最快的方向．( √ )2.如图1所示，场强为E ＝1.0×102 V/m 的匀强电场中，有相距d ＝2.0×10－2 m 的A 、B 两点，A 、B 连线与电场方向的夹角为60°，则A 、B 两点间的电势差为______ V.图1答案 1.0解析 U ＝Ed cos 60°＝1.0×102×2.0×10－2×12V ＝1.0 V.一、匀强电场中电势差与电场强度的关系在如图2所示的匀强电场中，场强大小为E，A、B是沿电场方向上的两点，其电势差为U AB，A、B之间相距为d.现将一个电荷量为q的电荷由A移到B.图2(1)从力和位移的角度计算静电力所做的功；通过A 、B 间的电势差计算静电力做的功． (2)比较两次计算的功的大小，说明电势差与电场强度有何关系． (3)B 、C 在同一等势面上，U AC 与电场强度有何关系？ 答案 (1)W AB ＝Fd ＝qEd W AB ＝qU AB (2)两次做功大小相等 U AB ＝Ed (3)U AC ＝Ed1．公式U AB ＝Ed 、E ＝U ABd的适用条件都是匀强电场．两公式中d 不是两点间的距离，而是两点所在的等势面的距离，只有当此两点在匀强电场中的同一条电场线上时，才是两点间的距离．2．由E ＝Ud 可知，电场强度在数值上等于沿电场方向单位距离上降低的电势．3．电场中电场强度的方向就是电势降低最快的方向．例1如图3所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1 m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E＝100 V/m，则O、P两点的电势差可表示为()图3A．U OP＝－10sin θ (V)B．U OP＝10sin θ (V)C．U OP＝－10cos θ (V)D．U OP＝10cos θ (V)答案 A解析因为沿着电场线的方向电势降低，所以P点的电势高于O点的电势，则O、P两点的电势差U OP为负值．根据电势差与场强的关系可得U OP＝－Ed＝－E·R sin θ＝－10sin θ (V)，所以A正确．例2 如图4所示，P 、Q 两金属板间的电势差为50 V ，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d ＝10 cm ，其中Q 板接地，两板间的A 点距P 板4 cm.求：图4(1)P 板及A 点的电势．(2)保持两板间的电势差不变，而将Q 板向左平移5 cm ，则A 点的电势将变为多少？ 答案 (1)－50 V －30 V (2)－10 V解析 板间场强方向水平向左，可知Q 板电势最高．Q 板接地，则电势φQ ＝0，板间各点电势均为负值．(1)场强E ＝U QP d ＝5010×10－2 V/m ＝5×102 V/m Q 、A 间电势差U QA ＝Ed ′＝5×102×(10－4)×10－2 V ＝30 V 所以A 点电势φA ＝－30 V ，同理可求得P 板电势φP ＝U PQ ＝－50 V. (2)当Q 板向左平移5 cm 时， 两板间距离d ″＝(10－5) cm ＝5 cm Q 板与A 点间距离变为d ＝1 cm电场强度E ′＝U QP d ″＝505×10－2 V/m ＝1.0×103 V/m Q 、A 间电势差 U QA ′＝E ′d＝1.0×103×1.0×10－2 V ＝10 V所以A 点电势φA ′＝－10 V.1．电势差的三种求解方法(1)应用定义式U AB ＝φA －φB 来求解． (2)应用关系式U AB ＝W ABq来求解．(3)应用关系式U AB ＝Ed (匀强电场)来求解．2．在应用关系式U AB ＝Ed 时可简化为U ＝Ed ，即只把电势差大小、场强大小通过公式联系起来，至于电势差的正负、电场强度的方向可根据题意另作判断． 二、利用E ＝Ud定性分析非匀强电场U AB ＝Ed 只适用于匀强电场的定量计算，在非匀强电场中，不能进行定量计算，但可以定性地分析有关问题．(1)公式U ＝Ed 在非匀强电场中，E 可理解为相距为d 的两点间的平均电场强度．(2)当电势差U 一定时，场强E 越大，则沿场强方向的距离d 越小，即场强越大，等差等势面越密．(3)距离相等的两点间的电势差：E 越大，U 越大；E 越小，U 越小．例3如图5所示，实线为电场线，虚线为等势面，φa＝50 V，φc＝20 V，则a、c连线中点b的电势φb为()图5A ．等于35 VB ．大于35 VC ．小于35 VD ．等于15 V 答案 C解析 从电场线疏密可以看出ab 段场强大于bc 段场强，由U ＝Ed 可以判断U ab ＞U bc ，即φa －φb >φb －φc ，所以φb ＜φa ＋φc 2＝35 V.三、用等分法确定等势线和电场线1．在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U ＝Ed ，其中d 为两点沿电场方向的距离． 由公式U ＝Ed 可以得到下面两个结论：结论1：匀强电场中的任一线段AB 的中点C 的电势φC ＝φA ＋φB2，如图6甲所示．甲 乙图6结论2：在匀强电场中，沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等．如图乙中，线段AB ∥CD ，且AB ＝CD ，则U AB ＝U DC (或φA －φB ＝φD －φC )，同理有U AD ＝U BC . 2．确定电场方向的方法先由等分法确定电势相等的点，画出等势线，然后根据电场线与等势面垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等势面指向电势低的等势面．例4如图7所示，虚线方框内有一匀强电场，A、B、C为该电场中的三点，已知：φA＝12 V，φB＝6 V，φC＝－6 V．试在该虚线框内作出该电场的示意图(画出几条电场线)，并要求保留作图时所用的辅助线．图7答案见解析图解析要画电场线，先找等势面(线)．＝3，将线段AC等分成三份，即使AH＝因为U AC＝φA－φC＝18 V、U AB＝φA－φB＝6 V，U ACU ABHF＝FC，则φH＝6 V，φF＝0，故B、H电势相等．同理可知，φD＝0，故D、F电势相等，连接BH、DF即为等势线，由电场线与等势面(线)垂直且由高电势指向低电势，可画出电场线如图所示．例5如图8所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0 V，A点处的电势为6 V，B点处的电势为3 V，则电场强度的大小为()图8A ．200 V/mB ．200 3 V/mC ．100 V/mD ．100 3 V/m答案 A解析 在匀强电场中，沿某一方向电势降落，则在这一方向上电势均匀降落，故OA 的中点C 的电势φC ＝3 V(如图所示)，因此B 、C 在同一等势面上，O 点到BC 的距离d ＝OC sin α，而sin α＝OB OB 2＋OC2＝12，所以d ＝12OC ＝1.5×10－2 m ．则匀强电场的电场强度E ＝U d ＝31.5×10－2V/m ＝200 V/m ，故选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．1．(对电场强度和电势差关系的理解)(多选)下列说法正确的是( )A ．由公式E ＝Ud 得，电场强度E 与电势差U 成正比，与两点间距离d 成反比B ．由公式E ＝Ud 得，在匀强电场中沿电场线方向上两点间距离越大，电场强度就越小C ．在匀强电场中，任意两点间电势差等于场强和这两点沿电场方向的距离的乘积D ．公式E ＝Ud 只适用于匀强电场答案 CD2.(用公式U ＝Ed 定性分析非匀强电场)如图9所示，三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列．A 、B 、C 分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上．A 、C 两点的电势依次为φA ＝15 V 和φC ＝5 V ，则B 点的电势( )图9A ．一定高于10 VB ．一定等于10 VC ．一定低于10 VD ．无法确定答案 C解析 由正点电荷的电场线分布可知AB 段电场线比BC 段电场线密，则AB 段场强较大，根据公式U ＝Ed 可知，A 、B 间电势差U AB 大于B 、C 间电势差U BC ，即φA －φB >φB －φC ，得到φB <φA ＋φC 2＝10 V ，选项C 正确．3．(等分法确定电场线)a 、b 、c 是匀强电场中的三个点，各点电势分别为φa ＝10 V ，φb ＝2 V ，φc ＝6 V ，a 、b 、c 三点所在平面与电场方向平行，下列各图中电场强度的方向表示正确的是( )答案 D解析 由于是匀强电场，因此a 、b 连线中点的电势与c 点电势相等，电场强度的方向垂直于等势线且由高电势处指向低电势处，所以D 正确．考点一 公式U AB ＝Ed 的理解1．对公式E ＝U ABd 和U AB ＝Ed 的理解，下列说法正确的是( )A ．公式U AB ＝Ed 适用于计算任何电场中A 、B 两点间的电势差 B ．由U AB ＝Ed 知，A 点和B 点间距离越大，则这两点的电势差越大C ．由E ＝U ABd 知，匀强电场中A 、B 两点沿电场线的距离越大，则电场强度越小D ．公式中的d 是匀强电场中A 、B 所在的两等势面之间的距离 答案 D考点二 公式U AB ＝Ed 和E ＝U ABd的简单应用2.如图1所示，在匀强电场中，A 、B 两点相距10 cm ，E ＝100 V/m ，AB 与电场线方向的夹角θ＝120°，则A 、B 两点间的电势差为( )图1 A．5 V B．－5 V C．10 V D．－10 V 答案 B解析A、B两点在场强方向上的距离d＝AB·cos(180°－120°)＝10×12cm＝5 cm.由于φA<φB，则U AB＝－Ed＝－100×5×10－2 V＝－5 V，故选B.3.(多选)如图2所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为E A、E B、E C；电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为U AB、U BC，则下列关系中正确的是()图2A．φA>φB>φC B．E C>E B>E AC ．U AB >U BCD ．U AB ＝U BC答案 AB解析 A 、B 、C 三点处在同一条电场线上，根据沿着电场线的方向电势逐渐降落，有φA >φB >φC ，故A 正确；由电场线的密集程度可看出电场强度大小关系为E C >E B >E A ，故B 正确；电场线密集的地方电势降落较快，由U ＝Ed 知：U BC >U AB ，故C 、D 错误．4.如图3所示，沿x 轴正方向的匀强电场E 中，有一动点A 以O 为圆心，r ＝OA 为半径逆时针转动一周，O 与圆周上的A 点的连线OA 与x 轴正方向(E 方向)成θ角(θ<π2)，则此圆周上各点与A 点间最大的电势差为( )图3A ．U ＝ErB ．U ＝Er (sin θ＋1)C ．U ＝Er (cos θ＋1)D ．U ＝2Er答案 C解析 由U ＝Ed 知，与A 点间电势差最大的点应是沿场强方向与A 点相距最远的点，d max ＝r ＋r cos θ，所以U max ＝Er (cos θ＋1)，故C 项正确．5.(2019·福州一中高二期中)如图4所示，相距10 mm 的两等势面AA ′、BB ′，其间有一静止的油滴P ，已知它的重力为1.6×10－14N ，所带的电荷量是＋3.2×10－19C ，(AA ′与BB ′间电场为匀强电场)则下列判断正确的是( )图4A ．φA >φB ，U AB ＝100 V B ．φA >φB ，U AB ＝750 VC ．φA <φB ，U BA ＝500 VD ．φA <φB ，U BA ＝1000 V 答案 C解析 由于油滴静止，则油滴所受电场力与重力等大反向，即电场方向向上，故φA <φB ，由E ＝Fq ，F ＝G ，得E ＝5×104 V/m ，所以U BA ＝Ed AB ＝5×104×10－2 V ＝500 V ，故选项C 正确． 6．(多选)细胞膜的厚度等于700 nm(1 nm ＝10－9 m)，当膜的内外层之间的电压达到0.4 V 时，即可让一价钠离子渗透．设细胞膜内的电场为匀强电场，则当一价钠离子恰好渗透时( ) A ．膜内电场强度为5.71×105 V/m B ．膜内电场强度为1.04×106 V/mC ．每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做的功等于6.4×10－20J D ．每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做的功等于1.28×10－19J答案 AC解析 E ＝U d ＝0.47×10－7 V/m ≈5.71×105 V/m ，A 正确，B 错误；W ＝qU ＝1.6×10－19×0.4 J＝6.4×10－20 J ，C 正确，D 错误．7.如图5所示，在电场强度E ＝2×103 V/m 的匀强电场中有三点A 、M 和B ，AM ＝4 cm ，MB ＝3 cm ，AB ＝5 cm ，且AM 边平行于电场线，把一电荷量q ＝2×10－9 C 的正电荷从B 点移动到M 点，再从M 点移动到A 点，电场力做功为( )图5A．1.6×10－7 J B．1.2×10－7 JC．－1.6×10－7 J D．－1.2×10－7 J答案 C解析B、M在同一等势面上，正电荷由B到M电场力不做功，由M到A电场力做负功，W MA＝－qU AM＝－q·Ed＝－2×10－9×2×103×4×10－2 J＝－1.6×10－7 J，即电场力做功为－1.6×10－7 J.考点三等分法确定等势线和电场线8.a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点．电场线与矩形所在平面平行．已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图6所示，由此可知c点的电势为()图6A．4 V B．8 V C．12 V D．24 V答案 B解析因为bc与ad平行且相等，由匀强电场特点可得：φb－φc＝φa－φd，解得φc＝8 V，故选项B正确.9．(多选)如图所示，A、B、C是匀强电场中平行于电场线的某一平面上的三个点，各点的电势分别为φA＝5 V，φB＝2 V，φC＝3 V，H、F三等分AB，G为AC的中点，在下列各示意图中，能正确表示该电场强度方向的是()答案BC解析匀强电场中将任一线段等分，则电势差等分，把AB等分为三段，AB间电压为3 V，则每等分电压为1 V，H点电势为4 V，F点电势为3 V，将FC相连，则FC为等势线，电场线垂直于FC，从高电势指向低电势，C正确；把AC相连，等分为两份，AC间电压为2 V，则G点电势为4 V，GH为等势线，电场线垂直于GH，从高电势指向低电势，B正确．10．(2020·邹城一中高二期中)如图7所示，abcd是矩形的四个顶点，它们正好处于某一匀强电场中，电场线与矩形所在平面平行，已知ab＝ 3 cm，ad＝3 cm；a点电势为15 V，b点电势为24 V，d点电势为6 V，则此匀强电场的电场强度大小为()图7A．300 V/m B．300 3 V/mC．600 V/m D．600 3 V/m答案 C解析连接b、d，则其中点O处的电势为15 V，可知aO为一条等势线，作等势线的垂线，即为电场线，如图所示，由几何关系得∠abe ＝30°，be ＝3cos 30° cm ＝0.015 m ，故E ＝U bebe ＝600 V/m ，故C 正确．11.如图8所示，A 、B 、C 、D 、E 、F 为匀强电场中一个边长为10 cm 的正六边形的六个顶点，A 、B 、C 三点电势分别为1.0 V 、2.0 V 、3.0 V ，则下列说法正确的是( )图8A ．匀强电场的电场强度大小为10 V/mB ．匀强电场的电场强度大小为2033 V/mC ．电荷量为1.6×10－19C 的正点电荷从E 点移到F 点，电荷克服电场力做功为1.6×10－19JD ．电荷量为－1.6×10－19 C 的负点电荷从F 点移到D 点，电荷的电势能减少4.8×10－19J答案 B解析将A、C两点连接，则A、C中点电势为2.0 V，而且恰好在EB连线上，所以E点电势为2.0 V，F、D两点的电势分别为1.0 V、3.0 V．DF连线距离为10 3 cm，根据E＝Ud＝2 0.13V/m＝2033V/m，所以A错误，B正确；U EF＝1 V，W EF＝qU EF＝1.6×10－19×1 J＝1.6×10－19 J，所以C错误；U FD＝－2 V，W FD＝qU FD＝－1.6×10－19×(－2) J＝3.2×10－19 J，负点电荷从F点移到D点，电荷的电势能减小3.2×10－19 J，故D错误．12.在带有等量异号电荷、相距10 cm的平行板A和B之间有一个匀强电场，如图9所示，电场强度E＝2.0×104 V/m，方向向下．电场中C点距B板3 cm，D点距A板2 cm.图9(1)若令A板接地，C、D两点的电势φC、φD分别是多少？C、D两点的电势差U CD等于多少？(2)一个电子从C点先移到P点，再移到D点，静电力做了多少功？答案(1)－1 400 V－400 V－1 000 V(2)1.6×10－16 J解析(1)沿着电场线方向电势降低，故D点的电势大于C点的电势，如果令A板接地，则φA ＝0，φC＝U CA＋φA＝Ed CA＝2×104 V/m×(－0.07 m)＝－1 400 V同理可得：φD＝U DA＋φA＝Ed DA＝2×104 V/m×(－0.02 m)＝－400 V所以U CD ＝φC －φD ＝－1 000 V.(2)由于静电力做的功与路径无关，一个电子从C 点先移到P 点，再移到D 点，静电力做功为： W CD ＝qU CD ＝(－1.6×10－19 C)×(－1 000 V)＝1.6×10－16 J.13.如图10所示为一个水平的匀强电场，在电场内某水平面上作一个半径为10 cm 的圆，在圆周上取如图所示的A 、B 、C 三点，已知A 、B 两点间电势差为1 350 V ，图10(1)求匀强电场的场强大小．(2)若在圆心O 处放置电荷量为10－8 C 的正点电荷，求C 点电场强度的大小和方向．(结果保留三位有效数字)答案 (1)9 000 V/m (2)1.27×104 N/C 方向与水平方向成45°角斜向右上 解析 (1)由题图知A 、B 两点沿匀强电场方向的距离 d ＝r ＋r2＝0.15 m ，所以匀强电场场强大小为E ＝Ud ＝9 000 V/m.(2)设正点电荷在C 处产生的电场强度大小为E 1，则 E 1＝kQr2＝9×103 N/C ，方向由O 指向C .C 处另有匀强电场，场强大小E ＝9×103 N/C ，方向水平向右，与E 1垂直，根据平行四边形定则，C 处合电场的场强大小为E ′＝E 21＋E 2≈1.27×104N/C ，方向与水平方向成45°角斜向右上．14.(2019·杭州六校联考高二期中)如图11所示，A 、B 为水平正对放置的平行金属板，板间距离为d ，一质量为m 的带电油滴在两金属板之间，若两金属板间加电压U AB ＝U ，油滴将保持静止．若两金属板间的电压减为原来的一半，经一段时间，油滴在空气阻力的作用下最后以速率v 匀速下降．设油滴在运动过程中质量和电荷量均保持不变，空气阻力与速度大小成正比(重力加速度为g )．求：图11(1)油滴所带电荷量；(2)油滴以速率v 匀速下降时受到空气阻力多大？(3)若要让油滴以速率2v 匀速上升．则两极板的电压应为多少？ 答案 (1)mgd U (2)12mg (3)2U解析 (1)q U d ＝mg 解得q ＝mgdU(2)F f ＝k v ＝mg －q U 2d ＝12mg ，(3)q U ′d－mg ＝k ·2v ，解得U ′＝2U .。
电势差与电场强度的关系
电势差与电场强度的关系在物理学中，电势差和电场强度是两个非常重要的物理概念，它们与电荷有关。
在本文中，我们将探讨电势差和电场强度之间的关系。
一、电势差的定义电势差是指从一个点到另一个点的电势能差异，单位为伏特（V）。
如果电荷沿着场线从高电位移动到低电位，那么电荷就会释放能量。
电势差等于释放的能量除以电荷量。
二、电场强度的定义电场强度是指在某一点处单位正电荷所受到的电力大小，单位为牛顿/库仑（N/C）。
在均匀电场中，电场强度的大小与电势差成正比，与距离成反比。
电场强度的方向是沿场线指向电势能减少的方向。
三、根据库仑定律，电场强度与电荷量成正比，与距离的平方成反比。
因此，在均匀介质中，电场强度与电势差之间存在简单的数学关系：电场强度等于电势差除以距离。
具体来说，假设在均匀电场中，从点 a 到点 b 的距离为 d，点 a 的电势为 V1，点 b 的电势为 V2，那么两点间的电势差为：V = V2 - V1电场强度 E 为：E = V / d因此，电场强度与电势差成正比，与距离成反比。
四、应用电势差和电场强度在电学中都有非常广泛的应用。
例如，电势差可以用于计算电路中电子所具有的电势差，进而控制电子的流动。
电场强度则可以用于计算静电场中的电势差和电荷移动。
此外，电场强度和电势差还在生物学、天文学和化学等领域中得到广泛的应用。
例如，电势差可以用于分析生物体中的神经电信号，电场强度可以用于研究恒星中的太阳风。
总之，电势差和电场强度之间的关系是非常重要的物理学概念，深入理解它们之间的关系可以帮助我们更好地理解电学和电磁学中的许多现象。
教科版高中物理必修第三册第一章第6节电势差与电场强度的关系
U—表示两点电势差(取绝对值)
E—表示匀强电场的场强
d—表示两点间沿电场线方向的距离
本式不带正负号 3.场强的单位:1V/m=1N /C
U=Ed
在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势 差等于场强与这两点的距离的乘积。
E=U/d
在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方 向每单位距离上的电势差
又 WAB＝qUAB ③
F
A
a
C
由①②③化简得
UAB＝Ed
B
同理WAC＝Fd＝qEd ④
UAC＝W/q＝E·d
即从A到B，电场力做了E·q·S·cosa的功， A、B两点间的电 势差是Ed。从A到B与从A到C相同。
一、匀强电场中电势差与电场强度的关系
场强与电势差的关系： U Ed 或 E U
d
三、密立根实验
密立根的测得带电油滴的电荷量（绝对值）如下： 6.568×1019 C 8.204×1019 C 11.50×1019 C 13.13×1019 C 16.48×1019 C 根据这些数据，油滴所带的电荷是某一个值的整数倍.(最大 公约数)
公认值:e =1.60217733×10-19 C
由电场自身决定，式中q是检验电荷的电量，F是检验电荷在 电场中所受的力，公式明确表述了度量电场强度及方向的方 法，是普遍适用的公式．
2.E＝kQ/r2是真空中点电荷产生的电场的场强决定式，式中Q 是产生电场的电荷的电量，公式明确表述了点电荷电场的场 强由哪些因素决定，是怎样的函数关系，该式仅适用于真空 中点电荷产生的电场．
问题一：
E
d
A
F
B
q
W=qUAB, F=Eq. W=Fd=Eqd UAB=Ed
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①
E B
结论：在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于 4、 表达式： U= 或： E= （d 为 ）
在匀强电场中，场强在数值上等于 5、注意：U = Ed 和 E = U/d 的适用条件是： 6、单位关系：1V/m =1N/C 【典型问题——探讨交流】 问题二：若不是沿场强方向移 动电荷？ 如图，在匀强电场 E 中，有相距为 L 的 A、B 两点，两点连 线与场强方向成α 角。则 A、B 两点间的电势差为 U = EL，对不 对？
1.学生明确本节学习目标 2.学生自主学习完成 38 分钟基础知识梳理
二
导入 知识 点学 习
【知识梳理——预习思考】 学生阅读课本 P22-23 页回答以下问 题 1．电场力的性质：力和能是贯穿物理学的两条主线，空间只要 ．． 有电荷的存在，在它的周围就 存在 ． （E 是客观
存在而又看不见摸不着的） ，电场有最基本的特 性： 力去研究电场。 2．电场能的性质：电场力移动电荷对电荷做功。会导致电势能 发生转化 （因为功是能量转化的量度） 做功的多少决定了能 量转化的数量。 3、推导电场强度和电势差的关系 [说明]电场中两点间的电势差， 类同于重力场中两点间的高度差： 高度差Δ h 跟物体运动的路径无关， 只与 A、B 的位置有关 电势差 UAB 跟移动电荷的路径无关，只与 A、B 的位置有关。 。可以通过电荷的受
教 学 课 的 学 习 教 学 教 学
课 类 目 重 难
题 型 标
§1.6 电势差与电场强度的关系（2 课时） 新授（40 分钟）
第 二年级
页
教
学
对
象
1. 定性掌握电势差与场强的关系。 2. 定量掌握匀强场中电势差与场强的关系。
点 点
定性掌握电势差与场强的关系 定量掌握匀强场中电势差与场强的关系
教 具 和 仪 器 序 号 一 教 学 过 程 （38 分钟使用说明） 说明（提醒）
A L α B B＇ E
四
反馈 练习
习题巩固，完成 38 分钟习题 P23 T 1，2，组 讨论 重点 知识 点的 解决 以及 解决 的方 法教 师点 拨
问题一：若沿场强方向移动电荷 如图：表示某一匀强电场的等势面和电场线。沿场强方向 把正电荷 q 由 A 点移动到 B 点 ， 设 A、 B 两点间的距离为 d， 电势差为 U，场强为 E。则电场力所做的功： 从力的角度： Ｗ= 从能的角度： Ｗ= 由 ① ② 两式得: U = = ②