高中物理人教版選修3-1 1.5 電勢(shì)差

,歡迎進(jìn)入物理課堂,第五節(jié)電勢(shì)差,課標(biāo)解讀1.理解電勢(shì)差的概念,知道電勢(shì)差與零勢(shì)點(diǎn)選取無(wú)關(guān).2.能夠根據(jù)電勢(shì)差UAB計(jì)算電荷q在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力所做的功WAB=UABq.3.能夠根據(jù)電荷q在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力所做的功WAB計(jì)算電勢(shì)差UAB=,課前自主學(xué)習(xí)一?電勢(shì)差1.定義:電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的差值叫做這兩點(diǎn)的電勢(shì)差,它與零勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān).2.定義式:電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)記為φA?B點(diǎn)的電勢(shì)記為φB,則AB兩點(diǎn)電勢(shì)差表示為UAB=φA-φB.3.電勢(shì)差的單位與電勢(shì)的單位相同為伏特,電勢(shì)差是標(biāo)量,但有正負(fù),UAB>0表示A點(diǎn)的電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高.,二?靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系1.電荷q在電場(chǎng)中從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),A?B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB,則靜電力做的功WAB=qUAB該公式適用于任何電場(chǎng).2.電場(chǎng)力做的功和電勢(shì)差的關(guān)系式:WAB=qUAB,應(yīng)用時(shí)要注意各物理量的正負(fù).若q為負(fù),UAB為負(fù),則靜電力做的功為正功,若q為負(fù),UAB為正,則靜電力做的功為負(fù)功.,知識(shí)梳理圖,課堂互動(dòng)探究一?電勢(shì)差:在電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)之差叫做電勢(shì)差,也叫電壓.定義式:設(shè)電場(chǎng)中A點(diǎn)電勢(shì)為φA,B點(diǎn)電勢(shì)為φB,則它們之間的電勢(shì)差可表示成UAB=φA-φB或UBA=φB-φA.電勢(shì)差是標(biāo)量,單位:伏,符號(hào):V.電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)選取無(wú)關(guān),就好像兩點(diǎn)的高度差與零勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)一樣.,電勢(shì)差雖為標(biāo)量,但有正負(fù)之分,因此談到電勢(shì)差時(shí),必須明確是哪兩點(diǎn)的電勢(shì)差,因?yàn)閁AB=-UBA.如UAB=8V,表明A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高8伏,而UBA=-8V,表明B點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)電勢(shì)低8伏.,二?電勢(shì)和電勢(shì)差的比較,,以上電勢(shì)和電勢(shì)差的關(guān)系跟重力場(chǎng)中高度h與高度差Δh的關(guān)系類(lèi)似.,三?電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功的關(guān)系1.正確理解電勢(shì)差UAB=定義式UAB=式中UAB為A?B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,WAB為q從初位置A運(yùn)動(dòng)到末位置B時(shí)靜電力所做的功,計(jì)算時(shí)W與U的角標(biāo)要對(duì)應(yīng).,2.電場(chǎng)力做功的求解方法(1)WAB=qUAB既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),又適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng).(2)W=qEd適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),公式中d表示初末位置間沿電場(chǎng)線(xiàn)方向的距離.(3)WAB=EPA-EPB=-ΔEP適用任何電場(chǎng).以上三個(gè)公式可以相互推導(dǎo),應(yīng)用時(shí)注意它們的適用條件.,3.各物理量的符號(hào)問(wèn)題.(1)WAB?UAB?q均可正可負(fù),WAB取正號(hào)表示靜電力做正功,WAB取負(fù)號(hào)表示靜電力做負(fù)功;UAB取正號(hào)表示φA>φB,UAB取負(fù)號(hào)表示φAEB,點(diǎn)電荷+q在A點(diǎn)受的電場(chǎng)力比在B點(diǎn)受的電場(chǎng)力大,故A錯(cuò)誤.從B向A移動(dòng)+q,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,即+q在B點(diǎn)電勢(shì)能比在A點(diǎn)大,故B錯(cuò)誤.,從B到D移動(dòng)電荷量為+q的電荷,靜電力做功WBD=qUBD,從C到A所做的功是WCA=qUCA,因?yàn)閁BD=UCA,故WBD=WCA,即C錯(cuò)誤.從B到C移動(dòng)+q,電場(chǎng)力應(yīng)做正功,D正確.答案:D,3.對(duì)于電場(chǎng)中A?B兩點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.電勢(shì)差的定義式UAB=說(shuō)明兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB與電場(chǎng)力做功WAB成正比,與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比B.A?B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于將正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功C.將1C電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做1J的功,這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為1VD.電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中,除受電場(chǎng)力外,還受其他力的作用,電荷電勢(shì)能的變化就不再等于電場(chǎng)力所做的功,解析:根據(jù)電勢(shì)差的定義,電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功,僅由電場(chǎng)及兩點(diǎn)位置決定,與移動(dòng)的電荷量及做功的多少無(wú)關(guān)a,即U=也是比值定義式,所以A錯(cuò)誤,B錯(cuò)誤,C正確.電勢(shì)能的變化惟一決定于電場(chǎng)力做的功,與其他力是否做功,做多少功都沒(méi)有關(guān)系,D錯(cuò)誤.答案:C,4.關(guān)于靜電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)的正?負(fù),以下說(shuō)法中正確的是()A.電勢(shì)的正?負(fù)取決于把電荷從零電勢(shì)點(diǎn)移動(dòng)到該點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做功的正?負(fù)B.電勢(shì)的正?負(fù)取決于場(chǎng)源電荷的正?負(fù),若該點(diǎn)處在正電荷周?chē)撵o電場(chǎng)中,其電勢(shì)一定為正,與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)C.電勢(shì)的正?負(fù)取決于零電勢(shì)點(diǎn)的選取,負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)也可能為正D.電勢(shì)的正?負(fù)取決于該點(diǎn)所放電荷的正負(fù),解析:對(duì)于某一確定的靜電場(chǎng)而言,其中各點(diǎn)電勢(shì)的高低分布是確定的,與該點(diǎn)放不放電荷,所放電荷的電性及電量均無(wú)關(guān),故A?D選項(xiàng)不正確;但由于電勢(shì)具有相對(duì)性,電場(chǎng)中某一點(diǎn)的正?負(fù)還與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān),故B選項(xiàng)不正確,C選項(xiàng)正確.答案:C,5.如圖,三個(gè)等勢(shì)面上有a?b?c?d四點(diǎn),若將一正電荷由c經(jīng)a移到d點(diǎn),電場(chǎng)力做正功W1;若由c經(jīng)b移到d點(diǎn),電場(chǎng)力做正功W2,則W1與W2,c?d兩點(diǎn)電勢(shì)φc?φd關(guān)系為()A.W1>W2,φc>φdB.W1φd,解析:c→a→d:W1=qUad>0,因?yàn)閝>0,所以Uad>0,即φc>φd.c→b→d:W2=qUad,所以W1=W2,故D正確.答案:D,6.如圖所示為某電場(chǎng)中的等勢(shì)面,則UAC=____________,UBC=____________,UCA=____________,UAB=____________.,4V,4V,-4V,0,解析:由圖可知φA=φB=10V,φC=6V.則UAC=φA-φC=10V-6V=4V.UBC=φB-φC=10V-6V=4V.UCA=φC-φA=6V-10V=-4V.UAB=φA-φB=10V-10V=0.,提升能力7.在電場(chǎng)中把一個(gè)電荷量為610-6C的負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),克服電場(chǎng)力做功310-5J,再將電荷從B點(diǎn)移到C點(diǎn),電場(chǎng)力做功1.210-5J,求A與B?B與C?A與C間的電勢(shì)差.解析:這是一個(gè)直接應(yīng)用電勢(shì)差的定義式計(jì)算的題目,解題的關(guān)鍵是注意電場(chǎng)力的功?電荷?電勢(shì)差正負(fù)值之間的關(guān)系,如把這三個(gè)量值及其正?負(fù)號(hào)都代入,結(jié)果是統(tǒng)一的.,根據(jù)電場(chǎng)力做功和電勢(shì)差的關(guān)系得:UAB=UBC=所以UAC=UAB+UBC=5V+(-2V)=3V.,答案:5V-2V3V,8.如圖所示,實(shí)線(xiàn)表示一簇關(guān)于x軸對(duì)稱(chēng)的等勢(shì)面,在軸上有A?B兩點(diǎn),則以下說(shuō)法正確的是(),A.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸負(fù)方向C.A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D.A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì),解析:由電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)面的關(guān)系可知電場(chǎng)線(xiàn)一定與等勢(shì)面垂直,且從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面,作出相對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)線(xiàn)分布,如圖所示,則可知A?B兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)與x軸同向,由電場(chǎng)線(xiàn)的疏密可知,A點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)EA小于B點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)EB,故正確答案為A?D項(xiàng).答案:AD,9.(2010四川卷)如圖所示,圓弧虛線(xiàn)表示正點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面,相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等.光滑絕緣直桿沿電場(chǎng)方向水平放置并固定不動(dòng),桿上套有一帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),滑塊通過(guò)絕緣輕彈簧與固定點(diǎn)O相連,并以某一初速度從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),OM<ON.若滑塊在M?N時(shí)彈簧的彈力大小相等,彈簧始終在彈性限度內(nèi),則(),A.滑塊從M到N的過(guò)程中,速度可能一直增大B.滑塊從位置1到2的過(guò)程中,電場(chǎng)力做的功比從位置3到4的小C.在M?N之間的范圍內(nèi),可能存在滑塊速度相同的兩個(gè)位置D.在M?N之間可能存在只由電場(chǎng)力確定滑塊加速度大小的三個(gè)位置,解析:由于OM0)?質(zhì)量是m的粒子從O點(diǎn)以速率v0射入電場(chǎng),運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷量-q?質(zhì)量m的粒子以速率2v0仍從O點(diǎn)射入該電場(chǎng),運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速率為3v0.若忽略重力的影響,則()A.在O?A?B三點(diǎn)中,B點(diǎn)電勢(shì)最高B.在O?A?B三點(diǎn)中,A點(diǎn)電勢(shì)最高C.OA間的電勢(shì)差比BO間的電勢(shì)差大D.OA間的電勢(shì)差比BA間的電勢(shì)差小,解析:正電荷從O到A速度增大,故φAφO.所以A選項(xiàng)正確;B選項(xiàng)錯(cuò)誤;正電荷由O到A,由動(dòng)能定理可得qUOA=m(2v0)2-mv02;負(fù)電荷從O到B,由動(dòng)能定理得-qUOB=m(3v0)2-m(2v0)2即|UAO|φO>φA可得UOA=φO-φA<UBA=φB-φA故D選項(xiàng)正確.答案:AD,11.如下圖所示的電場(chǎng)中,將2C的正電荷分別由A?C兩點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力所做的功分別是30J?-6J,如果取B點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),A?C兩點(diǎn)的電勢(shì)分別是φA=____________,φC=____________,AC間的電勢(shì)差UAC=____________,如果取A為零電勢(shì)點(diǎn),那么φB=____________,φC=____________,UAC=____________.,15V,-3V,18V,-15V,-18V,18V,12.如右圖所示,光滑絕緣桿豎直放置,它與以正點(diǎn)電荷Q為圓心的某一圓周交于B?C兩點(diǎn),質(zhì)量為m?帶電荷量為-q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無(wú)初速下滑,已知qQ,AB=h,小球滑到B點(diǎn)時(shí)速度大小為則小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,電場(chǎng)力的功為_(kāi)___________,A?C兩點(diǎn)間電勢(shì)差大小為_(kāi)___________.,解析:根據(jù)動(dòng)能定理mgh+WAB=mv2BWAB=mv2B-mgh=mgh因?yàn)锽?C等勢(shì),則UAC=UAB=-UBAUBA=故UAC=-UBA=即A?C兩點(diǎn)間電勢(shì)差大小為,13.在電場(chǎng)中有A?B兩點(diǎn),它們的電勢(shì)分別為φA=-100V,φB=200V,把電荷量q=-2.010-7C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),是電場(chǎng)力做功還是克服電場(chǎng)力做功?做了多少功?解析:電荷從A到B過(guò)程中,電場(chǎng)力做功:WAB=qUAB=(-2.010-7)[(-100)-200]J=6.010-5J.由于計(jì)算得出的W為正值,所以電場(chǎng)力做正功.答案:電場(chǎng)力做正功6.010-5J,14.有一個(gè)帶電荷量q=310-6C的點(diǎn)電荷,從某電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),電荷克服電場(chǎng)力做610-4J的功,從B點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力對(duì)電荷做功910-4J,求A?C兩點(diǎn)間電勢(shì)差,并說(shuō)明A?C兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)較高.,解析:由題意知:WAB=-610-4J所以UAB=又因WBC=910-4J所以UBC=UAC=φA-φC=(φA-φB)+(φB-φC)=UAB+UBC=100V即A點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)高100V.,答案:100VA點(diǎn)較高,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,