高中物理 1.5电势差课件 新人教版选修31.ppt

第五节电势差 第一章静电场 从上节所学的知识我们知道 电场中各点的电势一般来说是不相等的 也就是说 电场中两点的电势存在一个差值 这个差值我们把它叫做 电势差 1 电势差 电场中两点间的电势之差 俗称电压 1 计算式 2 单位 伏特 v uab uba a 电场中某点的电势 就是该点相对于零电势点的电势差 b 电池的电压为1 5v 就是说其正极的电势比负极高1 5v 灯泡获得1v的电压就是说其两端间的电势之差为1v c 若电场中有a b两点 a 4v b 2v 则a b两点的电势差是多少 uab 6v或uba 6v 3 电势差是标量 其正负表示大小 用公式wab quab时 wab q uab都有正负 计算时都要带正负号 2 电场力做的功 电功 如图所示 电荷q从电场中的a移动到b时 电场力做的功为 我们知道 处于静电平衡状态的导体是一个等势体 若导体上各点存在电势差 则电荷就要定向移动 电场力就要做功 可见 电势差与电功有一定的关系 猜想 电势差的大小与零电势点的选取有关吗 无关 小结 1 电势差 能的性质的物理量 他们的大小都跟有无试探电荷无关 而电势能的大小则与试探电荷的电荷量有关 和电势 都是描述电场的 大 q在 高处ep小 2 电势的高低与参考点的选取有关 但电势差与参考点的选取无关 这一关系类似于高度与参考平面的选取有关 高度差与参考平面的选取无关 q在 高处ep 巩固练习 1 p25之3 2 如图所示 在正的点电荷q的电场中有a b两点 它们到点电荷q的距离r1 r2 若a b两点间的电势差为100v 将二价负离子由a点移到b点是电场力对电荷做功还是电荷克服电场力做功 做功多少 解 wab quab 2 1 6 10 19 100j 3 2 10 17j 0故是电荷克服电场力做了3 2 10 17j的功 3 带电量为 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 l a b间两点间的电势差是多少 2 a点的电势是多少 3 电势能变化了多少 4 把电量为 3 10 6c的电荷放在a点的电势能是多少 解 1 2 a uab b 200 50 v 150v 3 因为克服电场力做功6 10 4j 所以电势能增加了6 10 4j 4 epa q a 3 10 6 150 j 4 5 10 4j 4 如图所示是某电场中的一簇等势面 甲等势面的电势为90v 乙等势面的电势为 10v 各相邻等势面间的电势差相等 l 将q 1 10 8c的电荷从a点移到b点 电场力做功 2 将 1 10 8c的电荷从a点移到c点 电场力做功 3 在图中定性画出几条电场线 wab quab qu甲乙 1 10 8 90 10 j 1 10 6j 2 wac quac q 2uab 2 10 6j 3 由电场线与等势面垂直 可画出如右图所示的几条电场线 解 1 5 如图所示的电场 e 1000v c ab 3cm bc 2cm 将电荷量为q 5 10 8c的点电荷沿矩形abcda移动一周 则电场力做的总功为 a b两点间的电势差uab为 a c两点的电势差uac为 0 30v 30v 6 如图所示 光滑的绝缘竖直细杆与以正电荷q为圆心的圆周交于b c两点 设ab bc h 一质量为m 电荷量为 q的空心小球从杆上a点从静止开始下落 滑到b点时的速度 试求 1 小球滑到c点的速度 2 a c两点的电势差 解 1 从b c 根据动能定理得 mgh mvc2 2 mvb2 2 而 联立 解得 2 从a c 根据动能定理得 mg 2h quac mvc2 2解之得 7 如图所示 实线为电场线 虚线为等势线 且相邻两等势线间的电势差相等 一正电荷在 3上时具有动能20j 它运动到等势线 1上时速度为0 令 2 0 则该电荷的电势能ep 4j时 其动能大小为 c a 16j b 10jc 6j d 4j 解 从 3 1 由动能定理有 q 3 q 1 0 20 又 1 2 2 3因 2 0故有q 1 q 3 联立 解得 q 1 10jq 3 10j 即电荷在 3时具有的总能量为e ep ek 10 20 j 由能量守恒定律可知 当ep 4j时 ek 6j 8 如图所示 在场强为e的水平匀强电场中 一根长为l的绝缘杆 两端分别固定着带有电量 q和 q的小球 大小不计 现让绝缘杆绕中点o逆时针转动 角 则转动中带电小球克服电场力做功为多少 解 绝缘杆绕中点o逆时针转动 角时 q和 q所受电场力均做负功 且数值相等 故带电小球克服电场力做的总功为 w 2 qe 1 cos l 2 qel 1 cos 9 在两个等量同种点电荷的连线上 有与连线中点o等距的两点a b 则 a a b两点的场强矢量相同b a b两点的电势相同c a o两点间与b o两点间的电势之差相等d 同一试探电荷放在a b两点的电势能相等 bcd 10 如图所示 b c d是以 q为圆心的圆周上的三个点 将一检验电荷从圆内a点分别移动到b c d各点时 电场力做功是 a wab wacb wad wabc wac wadd wab wac d 作业 如图所示 匀强电场中a b c三点构成一个直角三角形 ab 4cm bc 3cm 把电荷量q 2 10 10c的点电荷由a点移到b点 电场力做功4 8 10 8j 再由b点移到c点克服电场力做功4 8 10 8j 若取b点的电势为零 求a c两点的电势和场强方向 解 把电荷从a点移到b点时 uab wab q 4 8 10 8 2 10 10 v 240v因