高中物理 第一章 第四节 电势和电势差配套辅导与检测课件 粤教版选修31.ppt

第四节电势和电势差 电场 1 理解电场能的性质 理解静电力做功的特点 建立电势能的概念 2 了解电势能变化与电场力做功的关系 3 了解电势的概念 体验用比值定义物理量的方法 4 理解电势差的概念及其定义式 并能进行有关的计算 5 了解电势差 电势 电势能之间的区别和联系 6 了解等势面的概念 知道在等势面上移动电荷电场力不做功 1 电场力做功的特点 电场力的功跟电荷移动的路径 只由电荷的 2 电势能 1 电荷在电场中具有的 叫做电势能 2 电荷在电场中从a点移动到b点 电场力对该电荷做功 同时电荷的电势能改变 而且电场力所做的功wab等于电势能ep的减少量 当电场力做正功时 电势能 电荷克服电场做功时 电势能 答案 1 无关始末位置决定2 1 与电荷的位置有关的势能 2 wab epa epb减少增加 3 要求电场中某点的电势能应选择 位置 4 电荷在某点具有的电势能 等于电场力把它从该点移到 所做的功 3 电势差 电荷在电场中由一点a移到另一点b时 与 的比值 叫做a b两点间的电势差 公式 两点间电势差也叫做 电势差与参考点的选取 答案 3 零电势点 4 零电势点3 电场力做的功wab所移动电荷的电荷量quab wab q电压无关 4 电势 电场中任意一点a的电势 在数值上等于 由a点移到参考点时 所做的功 用符号 来表示 公式 电势是 电场中某点的电势与 有关 通常选择 为零电势的位置 5 等势面 叫做等势面 答案 4 把单位正电荷电场力a wap q标量零电势点的选择无穷远处或大地5 电场中电势相等的点构成的面 考点一电势能 1 电场力的功 w f scos 是f与s的夹角 根据f s的方向决定电场力做正功 负功 如图所示 在电场中将电荷q沿不同路径从a移到b 电场力所做功相同 电场力做功与路径无关只跟始末位置有关 2 电势能 电荷在电场中所具有的与电荷位置有关的势能称为电势能 用ep表示 单位 焦耳 j 1 电势能是标量 有正负 无方向 电势能的正负仅表示大小 正值表示高于零电势能 负值表示低于零电势能 2 电势能由电场和电荷共同决定 属于电场和电荷系统所共有的 我们常习惯说成电场中的电荷所具有的 3 电势能是一个相对量 其数值与零电势能的选择有关 因此确定电荷的电势能首先确定参考点 也就是零电势能位置 即零电势位置 当场源电荷为有限大小时 在无穷远处 电势实际上已经减小为零 通常规定无穷远处的电势为零 电荷的电势能为零 由于地球是一个大导体 大地又可以看作与无穷远处相连接 因此 通常认为接地的带电体的电势能为零 当然也可规定某个特定的地方为零势能点 这要看解题的方便而定 3 电场力做功和电荷电势能的变化关系电场力做正功 电势能减少 电势能转化为其他形式的能 电场力做负功 电势能增加 其他形式的能转化为电势能 电场力做功的多少 等于电势能的变化 wab epa epb 在场强为4 105v m的匀强电场中 一质子从a点移动到b点 如图所示 已知ab间的距离为20cm ab连线与电场线方向成30 夹角 求电场力做的功以及质子电势能的变化 解析 质子从a到b电场力做正功 所做的功与质子所经过的路径无关 可由功的公式求解 电场力对质子做的功为 w qedcos 1 6 10 19 4 105 0 2 j 1 11 10 14j电场力做正功 质子的电势能减少了1 11 10 14j答案 1 11 10 14j减少了1 11 10 14j 练习 1 双选 一个负电荷只在电场力作用下从电场中的a点移到b点时 电场力做了5 10 6j的功 则 a 电荷在b处时将具有5 10 6j的电势能b 电荷在b处将具有5 10 6j的动能c 电荷的电势能减少了5 10 6jd 电荷的动能增加了5 10 6j 解析 无论是正电荷还是负电荷 只要电场力做正功 电势能减少 电势能转化为其他形式的能 电场力做负功 电势能增加 其他形式的能转化为电势能 电场力做功多少 电势能就变化多少 由题知电场力做了5 10 6j的功 电势能减少5 10 6j转化为动能 c d正确 电势能和动能都变化了5 10 6j 并不能说明电势能和动能就是5 10 6j a b错误 答案 cd 考点二电势差 1 定义 电荷在电场中由一点a移到另一点b时 电场力做的功wab与电荷量的q的比值 叫做a b两点间的电势差 公式 uab wab q 单位 伏特 简称伏 2 标量性 电势差是标量 但有正 负 其正负表示两点电势的高低 不表示电场中两点间电势差的大小 如 8v与8v表示的电势差的大小是一样的 可表示为uab uba 两点间电势差也叫做电压 3 绝对性 电场中两点间的电势差只与两点的位置有关 与零电势点的选取无关 只要两点确定了 两点间的电势差就确定了 对于电场中的a b两点 下列说法中正确的是 a 电势差定义式u w q说明两点间的电势差与电场力做功w成正比 与移动电荷电量q成反比b 两点间的电势差等于将正电荷从a点移动b点电场力做的功c 将1c的电荷从a点移动到b点 电场力做1j的功 这两点间的电势差为1vd 若电荷由a点移动到b点的过程中 除受电场力外 还受其它力的作用 公式u w q中的w就不再等于电场力做的功 解析 电场中两点的电势差 由这两点本身的初 末位置决定 与在这两点间移动电荷的电量 电场力做功的大小无关 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 不能认为uab与wab成正比 与q成反比 只是可以利用wab q来测量a b两点电势差uab a错 两点间的电势差等于单位电荷从其中一点移到另一点电场力所做的功 b错 根据电势差的定义c正确d错 答案 c 考点三电势 1 定义 1 参考点 规定电势为零的点 p点电势为零 2 电势 电场中某点a的电势就是a点与参考点p的电势差 a uap wap q即电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零电势点时 电场力所做的功 2 电势是标量 单位 伏特 简称伏 用v表示 1v 1j c 1 电势是相对的 根据公式 只有先确定了某点的电势为零以后 才能确定电场中其它点的电势 通常取离电场无穷远处或大地的电势为零 这样 正点电荷的电场中 处处电势为正 负点电荷的电场中 处处电势为负 2 沿电场线方向 电势降低 3 电势与电势差的关系 1 电势与电势差都是反映电场本身的性质 能的性质 的物理量 与试探电荷无关 3 某点的电势与零电势点的选取有关 两点间的电势差与零电势点的选取无关 4 电场中各点的电势虽是由电场本身确定 但它的数值大小又与零电势点的选择有关 是相对量 两点间的电势差是由电场中两点的位置决定的 两点电势差的数值是固定不变的 它不随零电势点的不同而改变 把q1 4 10 9c的试探电荷放在电场中的a点 具有6 10 8j的电势能 1 求a点的电势 2 若把q1 2 10 10c的试探电荷放在电场中的a点 电荷所具有的电势能是多少 3 若把q1 2 10 12c的试探电荷放在电场中的a点 电荷所具有的电势能又是多少 练习 2 有关电场中某点的电势 下列说法中正确的是 a 由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定b 由放在该点的电荷的电量多少来决定c 与放在该点的电荷的正负有关d 是电场本身的属性 与放入该点的电荷情况无关 解析 电势是反映电场本身的性质 能的性质 的物理量 与试探电荷无关 答案 d 考点四等势面 1 等势面 电场中电势相等的点构成的面 2 在同一等势面上的任意两点间移动电荷时电场力不做功 练习 双选 下列说法正确的是 a 在等势面上移动电荷 电场力总是不做功b 电荷从a点移到b点 电场力做功为零 则电荷一定是沿等势面移动的c 在同一个等势面上的各点 场强的大小必然是相等的d 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面 解析 在同一等势面上的任意两点间移动电荷时电场力不做功 a正确 电荷从a移到b 这个过程可能不是在等势面上移动 但是最终a b两点在同一等势面上 所以电场力做功为零 b错误 同一等势面上场强大小不一定相等 例如等量异种电荷的等势面 c错误 沿着电场线方向电势是降低的 所以电场线也是从高的等势面指向低的等势面 答案 ad 一 电场力做功与电势能的关系电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 电场力做功的多少 等于电势能的变化 wab epa epb据此可判断电势能和动能的变化和它们之间的联系 双选 如图 在正点电荷q形成的电场中 ad bc是以q为圆心的两段圆弧 正点电荷q沿a b c d a移动 则该电荷q a 沿bc运动时不受电场力作用 b 沿da运动时电场力不做功 c 在b点时的电势能比在d点时小 d 在a点时受到的电场力比在c点时小 解析 在a b c d各点都会受到电场力的作用 所以a错 沿da运动 因为da是等势线 所以电场力不做功 b正确 q由a到b 电场力做正功 电势能减小 a d两点电势相等 q在a点 d点电势能相等 所以c对 a点场强比c点大 所以a点时受到的电场力比在c点时大 d错 答案 bc 二 对于电势和电势差定义式的理解 将一个电荷量为 2 10 8c的点电荷 从零电势点s移到m点要反抗电场力做功4 10 8j 则m点电势 m 若将该电荷从m点移到n点 电场力做功14 10 8j 则n点电势 n mn两点间的电势差umn 解析 本题可以根据电势差和电势的定义式解决 一般有下列两种解法 解法一 严格按各量的数值正负代入公式求解 解法二 不考虑各量的正负 只是把各量数值代入公式求解 然后再用其他方法判断出要求量的正负 由wsm qusm 因为电场力做负功 所以负电荷q受的电场力方向与移动方向大致相反 则场强方向与移动方向大致相同 三 比较电荷在电场中电势能的大小及电势高低 双选 一个固定的光滑斜面 倾角为 其空间存在水平向右的匀强电场 如图所示 一个质量为m的带电物块沿光滑斜面匀速下滑 下列说法正确的是 a 物块一定带正电 b 物块受到的电场力大小是mg tan c 物块受到的支持力是mg cos d 物块向下运动过程中其电势增大 电势能