高中物理 1.4电势和电势差学案 粤教版选修31.doc

第四节电势和电势差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做功跟电荷移动的路径无关，只由电荷的始末位置决定可见电场力做功与重力做功相似2电场力做功与电势能的关系电场力做的功等于电势能的改变，用公式表示wab epaepb .3电势差(1)定义：电荷在电场中a、b两点间移动时电场力对电荷做的功与电荷所带电荷量的比值(2)公式：uab(3)单位：国际单位制中，电势差的单位是伏特，简称伏，符号是v.(4)电势差可以是正值，也可以是负值，电势差也叫做这两点间的电压4电势p点的电势为零，则电场中任意一点a的电势，数值上等于把单位正电荷从a点移到p点时电场力所做的功如果用a表示a点电势，则有a5单位及矢标性电势的单位和电势差的单位一样，也是伏特电势只有大小，没有方向，是标量6电势与电势差电场中任意两点a、b间的电势差可表示为uabab，若uab为正值，表示a点的电势比b点的电势高，若uab为负值，表示a点的电势比b点的电势低7等势面电场中电势相等的点构成的曲面8等势面与电场强弱的关系等势面密的地方电场较强，等势面疏的地方电场较弱1电势高低的四种判断方法.判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向，电势降低依据电场力做功根据uab，将wab、q的正负号代入，由uab的正负判断a、b的高低依据场源电荷的正负取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低依据电势能的高低正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大2.电势能高低的四种判断方法.判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加电荷电势法正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大公式法由epqp将q、p的大小、正负号一起代入公式，ep的正值越大，电势能越大，ep的负值越小，电势能越大能量守恒法在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之电势能增加例 如图，长为l、倾角为的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为q、质量为m的小球以初速度v0从斜面底端a点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端b点时，速度仍为v0，则()aa点电势一定小于b点电势b小球在b点的电势能一定大于在a点的电势能ca、b两点间的电压一定等于d若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷q产生的，则q一定是正电荷解析：a、b：小球在运动的过程中，受重力、支持力和电场力，重力做负功，支持力不做功，电场力就做正功故a点的电势高，小球在a点的电势能大故a错误，b错误；c：a到b速度未变，说明重力做功等于电场力做功电压uab，故c正确；d：若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷q产生的，离电荷远的a点电势高，所以q一定是负电荷故d错误答案：c一、单项选择题1如图所示，实线为一电场的电场线，a、b、c为电场中的三个点，那么以下的结论正确的是(b)aeaebec；abcbeaebec；abcceaebec；abcdeaebbc解析：由电场线的疏密程度可知eaebec，可画出过a、b、c三点的等势面，沿电场线方向电势降低， 则abc，所以b正确2带电粒子m只在电场力作用下由p点运动到q点，在此过程中克服电场力做了2.6106 j的功那么(d)am在p点的电势能一定大于它在q点的电势能bp点的场强一定小于q点的场强cp点的电势一定高于q点的电势dm在p点的动能一定大于它在q点的动能解析：带电粒子m只在电场力作用下从p点运动到q点，克服电场力做功，其电势能增加，动能减小，故a错误，d正确场强的大小与电场力做功正、负无关，故选项b错；在选项c中，由于带电粒子的电性未知，故无法确定p点与q点电势的高低，c错3一个带正电的质点，电量q2.0109 c，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6.0105 j，质点的动能增加了8.0105 j，则a、b两点间的电势差uaub为(b)a3104 v b1104 vc4104 v d7104 v解析：由动能定理，外力对物体做功的代数和等于物体动能的增量，得电场力对物体做的功w8.0105 j6.0105 j2.0105 j由wq(uaub)得：uaub1.0104 v.4(2014佛山一模)p、q两电荷的电场线分布如图所示，c、d为电场中的两点一个离子从a运动到b(不计重力)，轨迹如图所示下列判断正确的是(c)aq带正电bc点电势低于d点电势c离子在运动过程中受到p的吸引d离子从a到b，电场力做正功解析：根据电场线从正电荷出发到负电荷终止可知，p带正电荷，q带负电荷，选项a错误；由顺着电场线方向电势逐渐降低可知，c点电势高于d点电势，选项b错误；由离子从a点运动到b点的轨迹弯曲方向可知，离子在运动过程中受到p的吸引，选项c正确；离子从a到b，电场力做负功，选项d错误二、不定项选择题5下列说法正确的是(bc)a电势差和电势一样，是相对量，与零点的选取有关b电势差是个标量，但是有正负之分c由于电场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da、b两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同位置而改变，所以uabuba解析：电势是相对量，与零点的选取有关，电势差是绝对量，与零点的选取无关，a错误；电势差是标量，但有正负之分，b正确；由于电场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，c正确；a、b两点的电势差是恒定的，不随零电势点的不同位置而改变，但是uabuba，负号表示两点电势的高低，d错误6如图所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是(a)a把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少b把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加 c把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加d. 从a到b电势逐渐升高解析：正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少；负电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加；沿电场线方向电势是降低的7某静电场的电场线分布如图所示，图中p、q两点的电场强度的大小分别为ep和eq，同一正电荷在p、q两点的电势能分别为wp和wq，则(ad)aepeqbepeqcwpwqdwpwq解析：a、b：由图p点电场线密，电场强度大故a正确，b错误c、d：正电荷从p移到q，电场力做正功，电势能减小故c错误，d正确8下列说法中正确的是(abc)a当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大b当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大c一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小d一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大解析：当两个同种电荷相互靠近时，电场力做负功，电势能增大；异种电荷相互靠近时，电场力做正功，电势能减小9某区域电场线如图所示，左右对称分布，a、b为区域上两点下列说法正确的是(abcd)aa点电势一定高于b点电势ba点电场强度一定大于b点电场强度c正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能d将电子从a点移动到b点，电场力做负功解析：电场线是描述电场的一种直观手段，沿电场线的方向电势逐渐降低，a项正确；电场强度的大小由电场线的疏密来反映，电场线密的地方，电场强度强，反之电场弱，所以a点电场强度一定大于b点电场强度，b项正确；正电荷从a点运动到b点的过程中，电场力做正功，电势能减少，所以c项正确；将电子从a点移动到b点，电场力做负功，d项正确三、非选择题(按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)10在电场中一条电场线上有a、b两点，如图所示若将一负电荷q2.0107 c，从a点移至b点，电荷克服电场力做功4.0104 j试求： (1)电场方向； (2)a、b两点的电势差，哪一点电势高？(3)在这一过程中，电荷的电势能怎样变化？(4)如在这一电场中有另一点c，已知 uac500 v，若把这一负电荷从b移至c电场力做多少功？是正功还是负功？解析：(1)场强方向水平向右(2)沿电场方向电势降低，故 ab， uab v2 000 v.(3)epw4.0104 j，故电势能增加了4.0104 j.(4)因为uab2 000 v，uac500 v；所以 ubcuacuab1 500 v；故wbcqubc2.0107(1 500) j3.0104 j，因此电场力做正功答案：见解析11把带电荷量为2108 c的点电荷从无限远处移到电场中a