湖南省邵阳市隆回县万和实验学校高中物理 1.5电势差课件 新人教版选修31.ppt

5 电势差 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 电势 无关 b a uba 标量 电压 伏特 v 1 对电势差与电势关系的理解 特别提醒 1 讲电势差 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uab 0 则 a b 电势的正负表示比零电势点的电势高还是低 a 0 说明a点电势高于零电势点电势 如图所示 a b c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道 取无穷远电子的电势能为零 电子在a b c三个轨道时对应的电势能分别为 13 6ev 3 4ev 1 51ev 由于某种因素 如加热和光照 的影响 电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动 求 1 a b c三点的电势大小 2 a b间 b c间电势差的大小 答案 1 13 6v 2 3 4v1 51v 2 10 2v1 89v 2 对静电力做功与电势差关系的理解 1 静电力做功与电势差的关系电荷q在电场中从a移动到b时 静电力做的功wab等于电荷在a b两点的电势能之差 即wab epa epb q a q b q a b quab 公式wab quab适用于任何电场 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 式中各量均有正负 计算时w与u的角标要对应 即 wab quab wba quba 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 no 4难点释疑 1 电势差有正负之分 如何理解电势差的正负 提示 电势差的正负不是物理中表示矢量方向的正负 而仅仅是表示一种比较关系 例如uab 6v 表示a点的电势比b点高6v uab 6v 表示a点的电势比b点低6v 3 求静电力做功有哪些方法 提示 1 利用功的定义求解在匀强电场中 wab qe d 其中d为电荷沿电场线方向的位移 2 利用静电力做功与电势能变化量的关系求解wab epa epb 3 利用电势差与静电力做功的关系求解wab quab 4 仅有静电力做功时 利用动能定理求解w电 ek2 ek1 在电场中把一个电荷量为 6 10 8c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 电场力做功为4 5 10 5j 求a与c两点间的电势差 跟踪发散 1 1 如右图所示 电场中某一电场线为一直线 线上有a b c三个点 电荷q1 10 8c从b点移到a点时静电力做了10 7j的功 电荷q2 10 8c在b点的电势能比在c点时大10 7j 那么 1 比较a b c三点的电势高低 由高到低的排序是 2 a c两点间的电势差是 v 3 若设b点的电势为零 电荷q2在a点的电势能是 j 3 若 b 0 则 a 10v epa q2 a 10 8 10 j 10 7j 答案 1 c b a 2 20 3 10 7 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 问 1 ab bc ca间电势差各为多少 2 如果以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 2 若 b 0 由uab a b得 a uab 200v 由ubc b c得 c b ubc 0 300 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 反思总结 1 公式w qu适用于任何电场 2 应用该公式时 可以三个量都取绝对值 计算出功的数值之后再根据受力和运动情况判断做功的正负 也可以将各个物理量带正负号进行运算 3 电势能 电势 电场力做功 电势差之间的关系图 跟踪发散 2 1 一电子飞经电场中a b两点 电子在a点电势能为4 8 10 17j 动能为3 2 10 17j 电子经过b点时电势能为3 2 10 17j 如果电子只受电场力作用 则 a 电子在b点时动能为4 8 10 17jb 由a到b电场力做功为100evc 电子在b点时动能为1 6 10 17jd a b两点间电势差为100v 解析 电子从a运动到b 只有电场力做功 故epa eka epb ekb 故a正确 电子减少的电势能 ep epa epb 1 6 10 17j 100ev 故由a到b电场力做功为100ev b正确 由于电子带负电 故a b之间的电势差uab 100v 故d错误 答案 ab 如右图所示 实线是电场线 虚线为等势面 已知相邻两等势面间的电势差相等 有一正电荷在等势面l3处的动能为20j 运动到l1处的动能为零 若取l2处为零势面 则当此电荷的电势能为6j时 它的动能 不计重力及其他阻力 是 a 16jb 24jc 6jd 4j 解析 电荷在运动过程中 因为只有电场力做功 所以电势能与动能之间发生转化 且动能与电势能的总和保持不变 设电荷由l3到l2 l2到l1电场力做功分别为w32 w21 因为u32 u21 所以w32 w21 由动能定理得w32 w21 20 即w32 w21 10j 设当电荷运动到等势面l2时 其动能为ek2 w32 ek2 20j ek2 10j 所以该电荷的动能和电势能的总和为10j 0 10j 故当电荷的电势能为6j时 电荷的动能为4j答案 d 反思总结 在只有静电力做功的情况下 电势能和动能的总和保持不变 跟踪发散 3 1 如右图所示 a b和c分别表示点电荷的电场中的三个等势面 它们的电势分别为6v 4v和1 5v 一质子 11h 从等势面a上某处由静止释放 仅受电场力作用而运动 已知它经过等势面b时的速率为v 则对质子的运动有下列判断 正确的是 a 质子从a等势面运动到c等势面电势能增加4 5evb 质子从a等势面运动到c等势面动能减少4 5evc 质子经过等势面c时的速率为2 25vd 质子经过等势面c时的速率为1 5v 答案 d 答案 a 2 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 c bc c a bd c b a解析 因为uab a b 75v 0 所以 a b 又ubc b c 200v 0 所以 b c 又uac uab ubc 75v 200v 125v 0 所以 a c 则 c a b 故正确答案为c 答案 c 答案 c 4 蚌埠高二检测 如右图所示的匀强电场场强为103n c ab平行于电场线 ab cd 4cm ac bd 3cm 则下述计算结果正确的是 a ab之间的电势差为40vb ac之间的电势差为50vc 将q