资源简介

(共43张PPT)
2　电势差
素养 目标定位
目标素养
1.知道电势差的概念,理解其公式及相关物理量正、负号的意义
2.推导静电力做功与电势差的关系式,会用静电力做功的公式WAB=qUAB计算静电力做的功
3.知道什么是等势面以及等势面的特点,会画常见电场的等势面。知道电场线与等势面的关系
知识概览
课前 基础认知
一、电势差
1.电势差:电场中两点之间电势的差值。电势差也叫作电压。
2.表达式:UAB= φA-φB 。
3.矢标性:电势差是标量,其正负表示两点电势的高低。
4.单位:在国际单位制中,单位为伏特,用符号V表示。
5.静电力做功与电势差的关系:
微判断(1)电场中A、B两点的电势差,不仅与A、B两点的位置有关,还与参考平面的选取有关。(　　)
(2)电场中任意两点的电势差,与是否放入试探电荷有关。
(　　)
(3)若电场中两点间的电势差UAB=1 V,则将单位电荷从A点移到B点,静电力做功为1 J。(　　)
(4)若UAB>0,说明φA>φB,但无法判断φA、φB的正、负。(　　)
(5)将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将电荷量为-q的电荷从B点移到A点静电力所做的功不同。(　　)
×
×
×
×
×
二、等势面
1.定义:电场中电势相同的各点构成的面。
2.等势面的特点。
(1)在同一等势面上移动电荷时,静电力不做功(选填“做功”或“不做功”)。
(2)电场线跟等势面垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
微思考 为何说当电荷沿等势面移动时,静电力不做功
提示:由于电场线与等势面垂直,因此电荷所受的静电力与等势面垂直,即当电荷沿等势面移动时,静电力方向始终与速度方向垂直,静电力不做功。
课堂 重难突破
一 电势差
问题探究
右图是等高线的图示,所标数值是地面某个点高
出海平面的垂直距离,也就是海拔,也称为绝对
高度,而地面上某一点高出另一点的垂直距离称
为相对高度。
探究1:选择不同的测量起点时,不同地方的高度
和两个地方的高度差会有怎样的变化
探究2:与等高线类似,在电场中选择不同的零电势点
时,不同位置的电势和两个位置的电势差又会有怎样的变化
提示:探究1:选择不同的测量起点,不同地方的高度不同,两个地方的高度差不变。
探究2:在电场中选择不同的零电势点,不同位置的电势不同,两个位置的电势差不变。
归纳总结
1.对电势差的理解。
(4)电势差等于两点间的电势之差,所以电场中,某点的电势在数值上等于该点与零电势点间的电势差,即φA=UA0,φ0=0。
(5)电场中各点间的电势差可依次用代数方法叠加,即UMN=UMA+UAB+UBC+UCN。
3.电势与电势差的比较。
比较项 电势 电势差
区别 定义式
决定
因素 由电场和在电场中的位置决定 由电场和电场内两点的位置决定
相对性 有,与零电势点的选取有关 无,与零电势点的选取无关
比较项 电势 电势差
联系 数值
关系 UAB=φA-φB。①当φB=0时,UAB=φA。②若UAB>0,则φA>φB;若UAB<0,则φA<φB
单位 相同,均为V
标矢性 都是标量,但均有正、负
物理
意义 均是描述电场能的性质的物理量
角度2　静电力做功和电势差的关系
【例2】 有一带电荷量q=-2×10-8 C的点电荷,从电场中的A点移到B点时静电力做功8×10-6 J,从B点移到C点时克服静电力做功1×10-5 J。
(1)求A与B、B与C、C与A间的电势差。
(2)取B点为零电势点,求A、C两点的电势。
(3)比较该点电荷在A、C两点的电势能的大小。
答案:(1)-400 V　500 V　-100 V　(2)-400 V　-500 V　(3)EpC>EpA
(2)取B点为零电势点,
由UAB=φA-φB可得A点的电势φA=UAB=-400 V
由UBC=φB-φC可得C点的电势φC=-UBC=-500 V。
(3)该点电荷从A点移到C点,静电力做的功WAC=WAB+WBC=
-2×10-6 J,静电力做负功,所以该点电荷电势能增加,则EpC>EpA。
静电力做功的四种求法
四种求法 表达式 注意问题
功的定义 W=Fd=qEd (1)适用于匀强电场
(2)d表示沿电场线方向的距离
功能关系 WAB=EpA-EpB=-Δep (1)既适用于匀强电场也适用于非匀强电场
(2)既适用于只受静电力的情况,也适用于受多种力的情况
电势差法 WAB=qUAB
动能定理 W静电力+W其他力=ΔEk
二 等势面的理解及应用
问题探究
在地理学中,为了形象地表示地形的高低,常采用在地图上画等高线的方法。在电场中,我们也可以采用画等势线(面)的方法表示电势的高低分布。如图所示为等量同种点电荷形成的电场的电势分布规律。
探究1:为什么等势面一定跟电场线垂直 顺着电场线,等势面的电势如何变化
探究2:两个不同的等势面能相交吗
提示:探究1:在同一等势面上移动电荷时,电势能不变,所以静电力不做功,即静电力方向与等势面垂直,如果不垂直,电场强度就有一个沿着等势面的分量,在等势面上移动电荷时静电力就要做功,所以等势面一定跟电场线垂直。顺着电场线,等势面的电势降低。
探究2:因电场线与等势面垂直,电场线不能相交,故两个不同的等势面不能相交。
归纳总结
1.四种常见的典型电场等势面的对比分析。
电场 等势面(实线)特征描述
匀强电场 垂直于电场线的一簇等间距平面

点电荷
的电场 以点电荷为球心的一簇球面

电场 等势面(实线)特征描述
等量异种点电荷的电场 连线的中垂面上的电势为零

等量同种正点电荷的
电场 连线上,中点电势最低,而在中垂线上,中点电势最高。关于中点左右对称或上下对称的点电势相等

2.等势面的特点。
3.等势面的应用。
典型例题
角度1　对等势面的理解
【例3】 (多选)关于等势面的说法正确的是(　　)
A.电荷在等势面上移动时,由于不受静电力作用,因此静电力不做功
B.同一个等势面上各点的电场强度大小不一定相等
C.两个电势不相等的等势面不可能相交
D.若相邻两等势面间的电势差相等,则等势面的疏密程度能反映电场强度的大小
答案:BCD
解析:等势面由电势相等的点组成,电场线垂直于等势面,因此电荷在等势面上移动时,静电力不做功,但仍受静电力的作用,选项A错误。等势面上各点电场强度大小不一定相等,等势面不可能相交,选项B、C正确。等差等势面的疏密程度能反映电场强度的大小,选项D正确。
角度2　等势面的应用
【例4】 空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷,其中Q点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示,a、b、c、d、e为电场中的5个点,设无穷远处电势为0,则(　　)
A.e点的电势大于0
B.a点和b点的电场强度相同
C.b点的电势低于d点的电势
D.负电荷从a点移动到c点时电势能增加
答案:D
解析:P、Q处固定等量异种电荷,则两电荷连线中垂线为等势线且电势为0,e在该等势线上,故e点电势为0,选项A错误。a、b两点电场强度大小相等,但方向不同,选项B错误。Q处固定正电荷,则P处固定的电荷为负电荷,故b点电势高于d点电势,选项C错误。从a到c,电势降低,由Ep=qφ知,负电荷的电势能增加,选项D正确。
成果验收站
1.(多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解,正确的是(　　)
A.电势与电势差均是相对量,均与零电势点的选取有关
B.UAB和UBA是不同的,它们存在关系UAB=-UBA
C.φA、φB都有正、负,所以电势是矢量
D.若φB=0,则φA=UAB
答案:BD
解析:电势差与零电势点的选取无关,选项A错误。UAB=-UBA,选项B正确。电势虽有正、负之分,但电势是标量,选项C错误。由UAB=φA-φB知,若φB=0,则φA=UAB,选项D正确。
2.(多选)若在某电场中将5.0×10-8 C的正电荷由A点移到B点,静电力做功6.0×10-3 J,则(　　)
A.A、B两点间的电势差是1.2×105 V
B.A、B两点间的电势差是3.0×10-10 V
C.若在A、B两点间由A至B移动2.5×10-8 C的正电荷,则静电力做功3.0×10-3 J
D.若在A、B两点间由A至B移动1.0×10-7 C的正电荷,则静电力做功3.0×10-17 J
答案:AC
3.如图所示,真空中两等量的同种正点电荷放置在M、N两点,O为MN的中点。在MN的连线上有关于O点对称的点a、c,MN连线的中垂线上有关于O点对称的点b、d,则下列说法正确的是(　　)
A.点电荷+q在c点的电势能大于在a点的电势能
B.点电荷+q在b点的电势能小于在d点的电势能
C.在MN连线的中垂线上,O点电势最高
D.点电荷-q从d点由静止释放,在它从d点运动到b点的过程中,加速度先减小再增大
答案:C
解析:根据电场强度叠加原理及对称性可知,等量正点电荷连线中点O电场强度为零,两侧电场强度沿连线指向O点且关于O点对称,故a、c两点电势相等,b、d两点电势也相等,因此+q在a、c两点电势能相等,在b、d两点电势能也相等,选项A、B错误。中垂线上的电场强度方向沿中垂线远离O点,故O点电势最高,选项C正确。中垂线上沿中垂线远离O点的过程中电场强度大小先增大后减小,b、d两点电场强度是否最大无法判断,故从d点运动到b点过程中加速度变化情况无法确定,选项D错误。
4.如图所示,实线为一正点电荷的电场线,虚线为其等势面。A、B是同一等势面上的两点,C为另一等势面上的一点,下列判断正确的是(　　)
A.A点电场强度与B点电场强度相同
B.C点电势高于B点电势
C.将电子从A点沿虚线移到B点,静电力不做功
D.将质子从A点移到C点,其电势能增加
答案:C
解析:A、B两点电场强度大小相等、方向不同,选项A错误。A、B两点电势相等,均高于C点电势,选项B错误。A、B在同一等势面上,将电子从A点沿虚线移到B点,静电力不做功,选项C正确。由于φA>φC,质子带正电,故质子由A点移到C点,其电势能减少,选项D错误。
5.有一带电荷量q=-3×10-6 C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功6×10-4 J,从B点移到C点时,静电力做功9×10-4 J。
(1)A、B间,B、C间,C、A间的电势差各为多少
(2)如果B点电势为零,则A、C两点的电势各为多少
答案:(1)200 V　-300 V　100 V
(2)200 V　300 V

展开更多......

收起↑