专题1.6电势差与场强的关系-高中物理人教版选修3-1精品导学案

1.6 《电势差与场强的关系》精品导学案
【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，并能推导出这个关系式。
2、会用关系式U=Ed进行计算。
3、通过分析寻找物理量之间的内在联系，培养分析、推理能力。
【重点难点】
场强与电势差关系的理解及应用
【学法指导】
认真阅读教材，体会电势差与电场强度的关系；理解公式的应用条件和各符号的意义
【知识链接】
电场中等势面的特点：
1．在同一等势面上各点电势 ，所以在同一等势面上移动电荷，电场力 功
2．电场线跟等势面一定 ，并且由电势 的等势面指向电势 的等势面。
3．等势面越密，电场强度
【学习过程】
1、电势差与电场强度：在匀强电场中两点间的电势差等于_____________与这两点沿__________方向上距离的乘积．
2、电场强度与电势差：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的_____________与两点沿___________方向距离的比值，公式E＝___________，单位___________．
3、如图所示将电荷量为q的电荷由A移动到B点，AB间距离为d，场强为E， AB两点间电势差为UAB。（1）求电场力的功。 (2)推导U和E的关系
思考：如果AB两点不在同一条电场线上， AB两点间的电势差和场强的关系应当怎样表示？
【训练测试】
1．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 (　　)
①场强E＝F/q　②场强E＝U/d　③场强E＝kQ/r2　④电场力做功W＝Uq
A．①③　　　　　　　　　 B．②③
C．②④ D．①④
1．【答案】D
【解析】①电场强度E＝F/q是用比值定义法得出的物理量，是从力角度研究电场的物理量，适用于任意电场，故①正确；②匀强电场中沿场强方向电势降低最快，且没前进相同距离电势的降低相等，故匀强电场中任意两点的间的电势差与两点沿电场线的距离成正比；故电场强度与电势差的关系公式U=Ed仅仅适用与匀强电场，故②错误；③点电荷产生的电场的场强公式E＝kQ/r2是由电场强度的定义式和库仑定律联立得到，反映了点电荷的电场中任意一点的电场强度与该点的空间位置和场源电荷的电荷量的关系，而电场有多种，不是只有点电荷有电场，故③错误；④电场力做功与电势差的关系公式W=qU，反映了在电场中任意两点间移动电荷时，电场力做功与两点间电势差成正比，适用于任意电场，故④正确。
2．下列说法哪些是正确的 (　　)
A．电势处处相等且不为零的空间中各点场强必为零
B．电势降落速度最大的方向必为场强方向C．电场中电势高的点场强较大
D．电场中场强相等的两点间电势差一定为零
2．【答案】AB
【解析】沿场强方向电势必然降低，在某空间中电势处处相等且不为零，则只有场强为零才可能，故A对，由电势差与场强的关系可知B对C错D错．
3．如下图所示，匀强电场场强E＝100V/m，A、B两点相距10cm，A、B连线与电场线夹角为60°，则UBA之值为 (　　)
A．－10V B．10V
C．－5V D．－5V
3．【答案】C
【解析】UBA＝－Ed＝－100×0.1×cos60°V＝－5V.
4． A、B在两个等量异种点电荷连线的中垂线上，且到连线上中点O的距离相等，如图所示，则 (　　)
A．同一电荷在A，B两点的电势能相等
B．把正电荷从A点沿直线移动到B点，电荷的电场强度先增大后减少
C．把正电荷从A点沿直线移动到B点，电荷的电势能先减少后增大
D．A、B连线上的任意两点的电势差为零
4．【答案】ABD
【解析】等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线，同一电荷在A、B两点的电势能必定相等。故A正确。由于A、B到连线上中点O的距离相等，根据电场线分布的对称性可知，A、B两点的电场强度相同。故B正确。在AB连线上，O点的场强最大，则把正电荷从A点沿直线移动到B点，电场力先增大后减小。故C错误。由于AB处在同一等势线上，A、B连线上的任意两点的电势差一定为零。故D正确
5．夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3km的足够大的云团，受湿气流影响，两块云团正在以5m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电．设两云团之间电势差保持3×109V不变，已知空气电离的电场强度(即发生放电时的电场强度)为3×106V/m，云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过________秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500C，闪电历时0.01s，则此过程中的平均电流为________安培．(提示：电流I＝)
5．【答案】400　50 000
【解析】设经过时间t 后发生放电现象，
则由U＝Ed可知，d＝，而t＝
解之得，t＝400s
由I＝可知，I＝A＝50 000A