高中物理 1.5 电势差课件 新人教版选修31.ppt

5电势差 温故知新 1 如图1 5 1所示 a b为某电场线上的两点 那么以下结论正确的是 a 把正电荷从a移到b 静电力做正功 电荷的电势能减小b 把负电荷从a移到b 静电力做负功 电荷的电势能增加 精彩回眸 图1 5 1 c 把负电荷从a移到b 静电力做正功 电荷的电势能增加d 不论正电荷还是负电荷 从a到b电势能逐渐降低解析 答案 ab 2 位于a b处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图1 5 2所示 图中实线表示等势线 则 a a点和b点的电场强度相同b 正电荷从c点移到d点 电场力做正功c 负电荷从a点移到c点 电场力做正功 图1 5 2 d 正电荷从e点沿图中虚线移到f点电势能先减小后增大解析 同一检验电荷在a b两点受力方向不同 所以a错误 因为a b两处有负电荷 所以 等势线由外向内表示的电势越来越低 将正电荷从c移到d点 正电荷的电势能增加 电场力做负功 b错误 负电荷从a点移到c点 电势能减少 电场力做正功 c正确 正电荷沿虚线从e点移到f点的过程中 电势先降低再升高 电势能先减小后增大 答案 cd 3 某静电场的电场线分布如图1 5 3所示 图中p q两点的电场强度的大小分别为ep和eq 电势分别为 p和 q 则 a ep eq p qb ep eq p qd ep eq p q 图1 5 3 解析 p点处电场线分布的密集些 q处电场线分布稀疏些 则ep eq 图中 电场线的方向是由p指向q 根据顺着电场线的方向 电势依次降落 有p点电势高于q点电势 答案 a 一 电势差的概念1 定义 电场中两点间的差值 2 电场中两点间的电势差与零电势点的选择 3 公式uab a b uba 可见uab 4 电势差是 可以是正值 也可以是负值 也叫 5 电势差的单位是 符号是 新知梳理 电势 无关 b a uba 标量 电压 伏特 v 二 静电力做功与电势差的关系1 wab quab 知道了电场中两点的 就可以计算在这两点间移动电荷时静电力做的功 而不必考虑静电力的大小和方向以及电荷移动的 电势差 路径 合作探究 如何理解电势差与电势关系 特别提醒 1 电势差 必须明确是哪两点的电势差 a b间的电势差记为uab 而b a间的电势差记为uba uba b a a b uab 2 电势差的正负表示电场中两点电势的相对高低 若uab 0 则 a b 若uab0 说明a点电势高于零电势点的电势 1 在电场中a b两点间的电势差为uab 75v b c两点间的电势差为ubc 200v 则a b c三点电势高低关系为 a a b cb a a bd c b a解析 因为uab a b 75v 0 所以 a b 又ubc b c 200v a b 故正确答案为c 答案 c 2 决定因素 由电场本身性质决定 与wab q无关 2 各物理量的符号问题 1 wab uab q均可正可负 wab取正号表示静电力做正功 uab取正号表示 a b q取正号表示试探电荷为正电荷 wab取负号表示静电力做负功 uab 0表示 a b q取负号表示试探电荷为负电荷 2 涉及w u q三者关系的计算时 可将各量的正负号及数值一并代入进行计算 也可以各物理量都取绝对值 电场力做功的正负要根据电荷的移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定 电势差的正负要看在电场中的始末位置及场强方向 特别提醒 1 用关系式wab quab进行相关计算时要注意w与u的角标要对应 不要造成混乱 因为uab uba wab wba 2 应用wab quab求电场力的功比较方便 因为它较w qed的适用范围更广 且不必考虑静电力大小和电荷运动路径 2 带电荷量为 3 10 6c的粒子先后经过电场中的a b两点 克服电场力做功6 10 4j 已知b点电势为50v 则 1 a b两点间的电势差uab 2 a点的电势 a 3 电势能的变化 ep 2 uab a b a uab b 200 50 v 150v 3 由于是克服电场力做功 电势能一定增加 且数量相同 即 ep wab 6 10 4j 答案 1 200v 2 150v 3 6 10 4j 典例精析 电势差的计算 例1 在电场中把一个电荷量为 6 108c的点电荷从a点移到b点 电场力做功为 3 10 5j 将此电荷从b点移到c点 电场力做功4 5 10 5j 求a点与c点间的电势差 解析 求解电势差可有两种方法 一种是电场力的功与电荷量的比值 另一种是两点电势的差值 解法一 把电荷从a移到c电场力做功wac wab wbc 3 10 5 4 5 10 5 j 1 5 10 5j 则a c间的电势差 答案 250v反思领悟 1 电场力做功与路径无关 只与始 末两点的位置有关 故wac wab wbc 方案二 绝对值代入法 w q u均代入绝对值 然后再结合题意判断电势的高低 一个带正电的质点 电荷量q 2 0 10 9c 在静电场中由a点移到b点 在这过程中 除电场力外 其他力做的功为6 0 10 5j 质点的动能增加了8 0 10 5j 则a b两点间电势差 a b为 a 3 104vb 1 104vc 3 104vd 1 104v 答案 b 例2 有一带电荷量q 3 10 6c的点电荷 从电场中的a点移到b点时 克服电场力做功6 10 4j 从b点移到c点电场力做功9 10 4j 1 ab bc ca间电势差各为多少 2 如以b点电势为零 则a c两点的电势各为多少 电荷在a c两点的电势能各为多少 解析 1 解法一 先求电势差的绝对值 再判断正 负因负电荷从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 a b uab 200v 因负电荷从b移到c电场力做正功 必是从低电势点移到高电势点 即 b c ubc 300v uca ucb uba ubc uab 300 200 v 100v 解法二 直接代入数值符号求解电荷由a移向b克服电场力做功即电场力做负功 wab 6 10 4j 以下同上解法 2 若 b 0 由uab a b 得 a uab 200v 由ubc b c得 c b ubc 0 300 v 300v 电荷在a点的电势能 epa q a 3 10 6 200j 6 10 4j 电荷在c点的电势能epc q c 3 10 6 300j 9 10 4j 答案 1 uab 200vubc 300vuca 100v 2 a 200v c 300vepa 6 10 4jepc 9 10 4j反思领悟 电势与电势差的关系uab a b 1 uab 0 a b 2 uab 0 a b 如图1 5 4所示 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 图1 5 4 解析 由电势差的基本定义可知 因a b两点在同一个等势面上 故有 a b 所以uab a b 10 10 v 0 b c间的电势差为ubc b c 10 2 v 12v c a间的电势差为uca 2 10 v 12v 答案 012v 12v 电场力做功的求解方法 1 根据电场力做功与电势能变化的关系求解 wab epa epb ep 2 根据电势差求解 wab quab 公式既适用于匀强电场 也适用于非匀强电场 3 根据功的公式求解 w qed qelcos 式中d为电场中两点所在等势面间的距离 此公式只适用于匀强电场 创新拓展 4 根据动能定理求解 特别是除了电场力外还有其它外力做功的时候 很多时候需根据动能定理求功 图1 5 5 1 小球由a点滑到b点的过程中电场力