在水深超过200m的深海,光线极少,能见度极小.有一种电鳗具有特殊的适应性,能通过自身发出生物电,获得食物,威胁敌害,保护自己.若该鱼鳗的头尾相当于两个电极,它在海水中产生的电场强度达104V/m,可击昏敌害,鱼鳗身长为50cm,则电鳗在放电时产生的瞬间电压为( )
A.10V B.500V
C.5000V D.10000V
答案:C
解析:瞬间电压即瞬间电势差,求电势差有两个公式:一是匀强电场中电势差与电场强度的关系式U=Ed;二是电势差的定义式U=.本题显然不能用U=
求解,因为不存在移动电荷作功的问题.题目中也没有说明电鳗的头尾间产生的电场是不是匀强电场,但告诉了该电场惟一确定的场强值,这意味着我们可以把它当匀强电场处理,因此,可以用U=Ed求解了.
由U=Ed可知,电鳗在放电时产生的瞬间电压为U=Ed=104×0.5V=5000V
场强与电势差的关系:
(1)大小关系或
,公式
表明,匀强电场的电场强度在数值上等于沿电场强度方向上单位距离的电势差,正是依据这个关系,规定电场强度的单位是V/m。
(2)适用条件只能用在匀强电场中进行定量计算,在非匀强电场中,E是电势差随空间的变化率,用
得到的是AB间场强的平均值。
(3)方向关系场强的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电场强度的方向。
(4)匀强电场中的三个推论
①匀强电场中相互平行的直线上(包括同一直线) 距离相等的点电势差相同。
②匀强电场中相互平行的直线上,若A、B两点间距离是C、D两点间距离
的n倍,则A、B两点间电势差
是C、D两点间电势差的n倍,即当
时,
③在匀强电场中同一直线上,若B是A、C的中点,则B点电势等于A、C两点电势的算术平均值,即
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