高中物理静电场二第5节学案1 7页

高中物理静电场（二）第5节学习目标1．理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。2．掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系。3．知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算。知识点一电势差典例探究1.如图所示，回答以下问题。(1)A、B哪点的电势比较高？负电荷在哪点的电势能比较大？(2)负电荷由B移动到A时，静电力做正功还是负功？(3)A、B两点的电势差UAB是正的还是负的？UBA呢？【审题指导】知识点一电势差自主学习1．电场中两点间电势的叫做电势差。2．电势与电势差都是反映电场中的物理量．3．电势与电势差都是，数值都有正负，单位相同．4．电场中两点的电势差公式：设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则AB间的电势差表示成UAB=，因为UBA=所以UAB=－UBA。电场中某点的电势与零电势的选取关，电场中两点间的电势差与零电势的选取关。名师点睛1.对电势差的理解(1)电场中两点的电势差，由电场本身的初 末位置决定．在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值．(2)讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点(两位置)的电势差．A、B间的电势差记为UAB、而B、A间的电势差记为UBA.(3)电势差有正负，电势差的正负表示电场中两点电势的高低，如UAB＝－6V．说明B点的电势比A点的电势高6V.2.电势与电势差的区别与联系电势φ电势差UAB＝φA-φB区别①电场中某点的电势与零电势点的选取有关(一般取无限远处或大地电势为零)②电势由电场本身决定，反映电场的能的性质③相对量④可正可负，标量①电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关②电势差由电场和这两点间的位置决定③绝对量④可正可负，标量联系①电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差②电势与电势差的单位相同，皆为伏特(V)先从电场线的走势判断出A、B两点电势的高低，再用公式Ep＝qφ、WBA＝qUBA、UAB＝φA-φB求解。挑战自我2．在电场中A、B两点间电势差为UAB＝75V，B、C两点间电势差UBC＝－200V，则A、B、C三点的电势高低关系为()A．φA＞φB＞φC　B．φA＜φC＜φBC．φC＞φA＞φB　D．φC＞φB＞φA3．如图，某电场的等势面用实线表示，各等势面的电势分别为10V、6V和－2V，则UAB＝____________，UBC＝__________，UCA＝__________．【学霸提示】电势的正负表示比零电势高或低。当取无穷远处为零电势时：正点电荷的电场中各点电势都大于零，负点电荷的电场中各点电势都小于零。电势差的正负表示电场中两点电势的高低：若A、B两点间电势差UAB=φA-φB>0，则表明A点电势高于B点电势；若A、B两点间电势差UAB=φA-φB<0，则表明A点电势低于B点电势。 知识点二静电力做功与电势差的关系典例探究1.如图所示表示某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9C的正电荷从A经B、C到达D点．从A到D，电场力对电荷做的功为(　　)A．4.8×10－8J　B．－4.8×10－8JC．8.0×10－8J　D．－8.0×10－8J【审题指导】本题要抓住“电场力做功与电荷运动的路径无关，只与电荷的起始位置有关。”这一关键，运用公式W＝qU解题。2．把带电荷量2×10－8C的正点电荷从无限远处移到电场中的A点，要克服电场力做功8×10－6J，若把该电荷从无限远处移到电场中的B点，需克服电场力做功2×10－6J，取无限远处电势为零．求：(1)A点的电势。．(2)A、B两点的电势差。(3)若把2×10－5C的负电荷由A点移动到B点，电场力做的功。挑战自我3.有一带电荷量q＝－3×10－6C的点电荷，知识点二静电力做功与电势差的关系名声点睛1．UAB＝的推导电荷q从电场中从A点移到B点，由静电力做功与电势能变化的关系可得WAB＝EpA－EpB，由电势能与电势的关系φ＝可得EpA＝qφA，EpB＝qφB.所以WAB＝q(φA－φB)＝qUAB，所以有UAB＝。即电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷q的比值。2．有关UAB＝的说明(1)电势差UAB与q、WAB及移动电荷的路径均无关，仅与电场中A、B的位置有关，故电势差反映了电场本身的性质．不能认为UAB与WAB成正比，与q成反比，但可以利用WAB、q来测量A、B两点间的电势差UAB.(2)UAB＝中，WAB为q从初位置A移动到末位置B的过程中静电力做的功，WAB可能为正值，也可能为负值；q为电荷所带电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值．在计算UAB时，WAB和q的正负可直接代入。3．电场力做功在电场中A、B两点间移动电荷时，电场力做的功等于电荷量与两点间电势差的乘积，即WAB＝qUAB.(1)公式WAB＝qUAB适用于任何电场，其中UAB为电场中A、B两点间的电势差，WAB仅是电场 力做的功，不包括从A到B移动电荷时，其他力所做的功。(2)静电力做功与路径无关，只与初、末位置的电势差有关．(3)公式WAB＝qUAB中各量均有正负，计算时W与U的角标要对应，即WAB＝qUAB，WBA＝qUBA.另外，计算时各量也可用绝对值代入，而功的正负可借助于力与移动方向间的关系确定．4.静电力做功的计算方法(1)根据电势能的变化与静电力做功的关系计算：静电力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化。(2)应用公式WAB＝qUAB计算，可求变力做功。(3)应用功的定义式求解匀强电场中静电力做的功W＝qEscosθ.注意：此法只适用于匀强电场。(4)由动能定理求解静电力做的功W电＋W其他＝ΔEk.即若已知动能的改变量和其他力做功的情况，就可由上述式子求解静电力做的功。百度文库-让每个人平等地提升自我答案与解析知识点一电势差自主学习1.差值2.能的性质3.能的性质4.φA-φBφB-φA有无典例探究1.【答案】(1)B　A　(2)负功　(3)UAB是负的　UBA是正的【解析】(1)因为沿电场线方向电势降低，故φB＞φA.又q<0，由Ep＝qφ知， 负电荷在A点的电势能大。(2)因为φB＞φA，q<0，故WBA＝qUBA＝q(φB－φA)<0，即负电荷由B到A过程中，静电力做负功。(3)由于φB＞φA，故UAB＝φA－φB<0，UBA＞0。2.【答案】C【解析】UAB＝φA－φB＝75V，则φA＝75V＋φB，故φA＞φB.UBC＝φB－φC＝－200V，则φC＝φB＋200V，故φC＞φB，且φC＞φA，故有φC＞φA＞φB，C项对。3.【答案】0　12V　－12V【解析】在题图中，A、B两点在同一等势面上，则有φA＝φB，故UAB＝10V－10V＝0，B、C间的电势差为UBC＝10V－(－2V)＝12V，C、A间的电势差为UCA＝－2V－10V＝－12V。知识点二静电力做功与电势差的关系1.【答案】B【解析】从A到D，电场力对电荷做的功为W＝UADq＝(φA－φD)q＝(－40＋10)×1.6×10－9J＝－4.8×10－8J，A、C、D错误，B正确。3.【答案】(1)200V　－300V　100V(2)200V　300V　－6×10－4J　－9×10－4J【解析】(1)解法一：先求电势差的绝对值，再判断正、负。|UAB|＝＝V＝200V因负电荷从A移到B克服电场力做功，必是从高电势点移向低电势点，即：φA>φB，UAB＝200V|UBC|＝＝V＝300V因负电荷从B移到C电场力做正功，必是从低电势点移向高电势点，即：φB<φC，UBC＝－300VUCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300V－200V＝100V解法二：直接取代数值法 电荷由A移向B克服电场力做功即电场力做负功，WAB＝－6×10－4J(2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB得φA＝UAB＝200V由UBC＝φB－φC得φC＝φB－UBC＝0－(－300)V＝300V电荷在A点的电势能EpA＝qφA＝－3×10－6×200J＝－6×10－4J，电荷在C点的电势能EpC＝qφC＝－3×10－6×300J＝－9×10－4J.课堂小测1.下列说法正确的是(　　)A．A、B两点的电势差，等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功B．电势差是一个标量，但是有正值或负值之分C．由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关D．A、B两点的电势差是恒定的，不随着零电势面的不同而改变，所以UAB＝UBA2．一个带正电的质点，电荷量q＝2.0×10－9C，在静电场中由a点移动到b点．在这个过程中，除静电力外，其他外力做的功为6.0×10－5J，质点的动能增加了8.0×10－5J，则a、b两点间的电势差Uab为(　　)A．1×104V　　　　　B．－1×104VC．4×104VD．－7×104V3.带电荷量q=+5.0×10-8C的点电荷从A点移到B点时，克服电场力做功3.0×10—6J．已知B点的电势为UB=20V．求：(1)A、B间的电势差；(2)A点的电势；(3)q从A到B的电势能变化；(4)将q=-5.0x10—8C的点电荷放在A点时它的电势能．4.在某电场中的A、B两点间移动电量为q的电荷时，电荷的电势能的减少量为ΔE，Δ E跟电荷电量q的比值为5V，A、B两点间电势差为多少？如在A、B间移动电量为2q的电荷时，该电荷的电势能的变化为多少？这时A、B间的电势差多少？答案与解析1.【答案】BC【解析】由公式UAB＝知，A、B两点的电势差在数值上等于将单位正电荷从A点移到B点时静电力所做的功，故A错误；又UAB＝－UBA，D错误；B、C正确。2.【答案】A【解析】设静电力做功为W，由动能定理知：W＋6.0×10－5J＝8.0×10－5J，可求得W＝2.0×10－5J，因此a、b两点间的电势差为Uab＝＝1×104V，故选项A正确。q在A点的电势能为正值．EP=q(UA－0)=5.0×10—8×40J=2×10—6J4.【答案】见解析【解析】由于电荷电势能减少，电场力做正功，WAB=ΔE，所以A、B两点间的电势差UAB=WAB/q=ΔE/q=5V。电场中两点间电势差是电场固有的，与被移动的电荷无关，故在A、B间移动2q电荷时，A、B间电势差仍是5V。电场力做功WAB=qUAB，与移动电荷的电量成正比，所以电荷电势能的变化也与电荷的电量成正比，故移动2q电量的电荷时，该电荷的电势能变化为2ΔE。