教科版高中物理选修3-1课件 1 电势能 电势与电势差课件4

[答案] 见解析
返回
(1)求解电荷的电势能时，往往是从电场力做功入 手加以解决。
(2)判定电势能增减的方法： ①做功判定法：无论是哪种电荷，只要电场力做正 功，电荷的电势能一定减少；只要电场力做负功，电荷 的电势能一定增加。
返回
②电场线法：正电荷顺着电场线方向移动，电势能一 定减小，逆着电场线方向移动，电势能一定增加；负电荷 顺着电场线方向移动，电势能一定增加，逆着电场线方向 移动，电势能一定减小。
③电性判定法：同种电荷靠近时电势能增大，远离时 电势能减小；异种电荷靠近时电势能减小，远离时电势能 增大。
返回
1．如图1－4－4所示，在点电荷
电场中的一条电场线上依次有
图1－4－4
A、B、C三点，分别把＋q和－q的试探电荷依次放在三
点上，关于它们所具有的电势能E的正确说法是 ( )
A．放上＋q时，它们的电势能EA>EB>EC B．放上＋q时，它们的电势能EA<EB<EC C．放上－q时，它们的电势能EA>EB>EC D．放上－q时，它们的电势能EA<EB<EC
返回
[自学教材]
1．电势 (1)定义：电荷在电场中某一点的 电势能 与它的 电荷量 的
比值。
Ep
(2)定义式：φ＝ q 。
(3)单位：伏特(V)。
(4)性质：电势是标量，其大小与检验电荷无关，只与电场
中的位置有关。
返回
2．电势差 (1)定义：电场中两点的 电势 之差。 (2)定义式：UAB＝ φA －φB ＝－UBA。 (3)性质：电势差是标量，其大小只与电场中两点 的位置有关，与是否存在检验电荷无关。
返回
2．几种常见电场的等势面 (1)点电荷电场的等势面，如图1－4－1中虚线所示。
图1－4－1
返回
(2)等量异种电荷的电场的等势面，如图1－4－2甲 所示，过两点电荷连线中点的中垂面是一个等势面。
图1－4－2
返回
(3)等量同种电荷的电场的等势面，如图1－4－2乙所示。 (4)匀强电场的等势面，是与电场线垂直的，间隔相等且 相互平行的一簇平面，如图1－4－3所示。
则A、B两点的电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的
电势能EpA、EpB之间的关系为
()
A．EA＝EB
B．EA<EB
C．EpA＝EpB
D．EpA>EpB
返回
解析：电荷做匀加速直线运动，说明电荷所受静电力恒定， 由F＝qE可知，A、B两点电场强度相等，故A对，B错。 由于静电力做正功，所以电势能减小，即EpA>EpB，故C错， D对。 答案： AD
返回
EpC＝W2＝－3×10－4 J， A、C两点的电势能之差 EpA－EpC＝0－(－3×10－4 J)＝3×10－4 J。 (2)以B为零势能点时，把点电荷从A点移动到B点， 电场力做功W1＝－6×10－4 J，点电荷在A点的电势能为 EpA＝W1＝－6×10－4 J， 从C点移动到B点，电场力做功W2＝－9×10－4 J，点 电荷在C点的电势能为EpC＝W2＝－9×10－4 J， A、C两点的电势能之差 EpA－EpC＝－6×10－4 J－(－9×10－4 J)＝3×10－4 J。
返回
[重点诠释] 1．对电势的理解 (1)电势的相对性：电势是相对的，与电势零点的 选取有关。只有先确定了电势零点，才能确定电场中 各点的电势。 (2)电势的固有性：电势φ是表示电场能量属性的一 个物理量，由电场本身决定，与是否放电荷、电荷的 电性及电荷量均无关。
返回
(3)电势是标量：电势只有大小，没有方向，但有正 负，正值表示该点电势比零电势点高，负值表示电势比零 电势点低。
返回
(2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB得φA＝UAB＝200 V， 由UBC＝φB－φC， 得φC＝φB－UBC＝0－(－300) V＝300 V 电荷在A点的电势能 EpA＝qφA＝－3×10－6×200 J＝－6×10－4 J 电荷在C点的电势能 EpC＝qφC＝－3×10－6×300 J＝－9×10－4 J。
返回
(3)同一个电荷在同一位置的电势能与零电势能位置 的规定有关，因此电势能是相对的。
(4)电势能是能量的一种形式，电荷的电势能是由电 荷和电场共有的。
(5)电场力做的功只能决定电势能的变化量，而不能 决定电荷在电场中某点的电势能的大小。
返回
1．一负电荷仅受静电力的作用，从电场中的A点运动到B
点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，
第第 一4 章节
理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练
知识点一 知识点二 知识点三 考向一 考向二 考向三 随堂基础巩固
课时势能是能量的一种 形式，由电荷和电场所共有。
2．电场力做功与路径无关， 电场力做的功等于电荷电势 能的减少量。
3．电场线的方向就是电势降落最 快的方向。
(4)点电荷周围电势的高低：若规定无穷远处为零电 势点时，则正电荷产生的电场中各点的电势均为正值，且 越靠近正电荷的地方电势越高，负电荷形成的电场则相反。
返回
2．电势与电势差的关系
电势φ
电势差UAB＝φA－φB
①电场中某点的电势与零 ①电场中两点间的电势差与
电势点的选取有关，是相 零电势点的选取无关，是绝
返回
解析：放上＋q时，电荷从位置A→B→C，都是电场 力做正功，电势能应减小，可见EA>EB>EC。 放上－q时，电荷从位置A→B→C，都是克服电场力 做功，电荷的电势能应增大，即EA<EB<EC，故正确 选项为A、D。 答案：AD
返回
[例2] 有一个带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从 某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6×10－4 J的功， 从B点移到C点，静电力对电荷做9×10－4 J的功，问：
返回
因负电荷从 B 移到 C 静电力做正功，必是从低电势点移 到高电势点，即 φB<φC。
UBC＝－300 V UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300 V－200 V ＝100 V。
返回
法二：直接代入数值求解。 电荷由 A 移向 B 克服静电力做功即静电力做负功， WAB＝－6×10－4 J UAB＝WqAB＝－ －63× ×1100－ －46 V＝200 V UBC＝WqBC＝－9× 3×101－ 04－6 V＝－300 V UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300 V－200 V ＝100 V。
返回
[重点诠释] (1)与重力势能类似，电势能在选取零电势能位置后， 才能有确定的值。一般选取无限远处或大地作为零势能位 置。若将无穷远处的电势能定为零，则电荷在电场中某点 的电势能的大小就等于将电荷从该点移到无穷远处电场力 所做的功。 (2)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变 化只有通过电场力做功才能实现，与其他力是否做功，及 做功多少无关。
图1－4－3
返回
3．关于等势面的说法，正确的是
()
A．电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，
所以说电场力不做功
B．在同一个等势面上各点的场强大小相等
C．两个不等电势的等势面可能相交
D．若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密
程度能反映场强的大小
返回
解析：电荷在等势面上移动时，静电力与等势面垂直， 静电力不做功，A错误；在同一等势面上各点的电势相 等，但场强大小不一定相等，B错误；等差等势面越密 的地方，电场越强，D正确；等势面相交处其电势相等， 故不等电势的等势面不可能相交，C错误。 答案：D
返回
[审题指导] 解答本题时应注意以下两点： (1)点电荷的电势能与零势能点的选取有关。 (2)点电荷在电场中两点间电势能的差值与零势能的选 取无关。
返回
[解析] (1)以A为零势能点时，由题意可知，把点电 荷从B点移动到A点，
电场力做功W1＝6×10－4 J， 所以点电荷在B点的电势能为EpB＝W1＝6×10－4 J， 把点电荷从C点移动到A点，电场力做功等于把点电 荷从C点移动到B点、再从B点移动到A点电场力做功的代 数和，即W2＝－9×10－4 J＋6×10－4 J＝－3×10－4 J 所以点电荷在C点的电势能为
(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？
返回
[审题指导] 解答本题时应注意以下三点： (1)电荷克服电场力做功的含义。 (2)电势差与电场力做功的大小关系。 (3)电势差与电势的关系。
返回
[解析] (1)法一：先求电势差的绝对值，再判断正、负。 |UAB|＝|W|qA|B|＝63× ×1100－ －46 V＝200 V 因负电荷从 A 移到 B 克服静电力做功，必是从高电势点 移到低电势点，即 φA>φB，UAB＝200 V。 |UBC|＝|W|qB|C|＝93× ×1100－ －46 V＝300 V
(5)等势面是虚拟的、为描述电场的性质而假想的面。
返回
[重点诠释] 1．等势面的应用 (1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别。 (2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功 的情况。 (3)由于等势面和电场线垂直，若已知等势面的形状分 布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布。 (4)由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点场强的 大小。
返回
返回
[例1] 有一带负电的点电荷，从电场中的A点移动到B 点时，克服电场力做功6×10－4 J，从B点移动到C点，电场 力做功9×10－4 J，求：
(1)若以A为零势能点，点电荷在B、C两点的电势能各为 多少？点电荷在A、C两点的电势能之差为多少？
(2)若以B为零势能点，点电荷在A、C两点的电势能各为 多少？在A、C两点的电势能之差为多少？
4．电场线与等势面垂直，并且由电 势高的等势面指向电势低的等势面。
返回
返回
［自学教材］ 1．静电力做功的特点 (1)在匀强电场中，静电力做的功为：W＝ qE·d ，其 中d为沿电场线方向的位移。 (2)在电场中移动电荷时，静电力做的功与 路径 无关， 只与 始末位有置关。
返回
2．电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能。 (2)静电力做功与电势能的关系： ①静电力做的功等于电势能的 减少量 ，表达式为： WAB＝EpA－EpB。 ②电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到 零势能 位 置时静电力做的功。
[答案] (1)200 V －300 V 100 V (2)200 V 300 V －6×10－4 J －9×10－4 J
返回
(1)公式 UAB＝WqAB中各量应代入代数值计算，若代入绝对 值计算，则只能求出电势差的绝对值。
(2)两点间电势差的求法有两种：①利用公式 UAB＝WqAB计 算；②利用电势差的定义式 UAB＝φA－φB 计算。
(3)求电势差时，必须明确哪两点间的电势差，AB 间的电 势差记为 UAB，BA 间的电势差记为 UBA 且 UAB＝－UBA。
返回
2．如图1－4－5所示为一匀强电 场，场强E＝2×102 N/C，现让一 个电荷量q＝4×10－8 C的负电荷 沿电场方向从M点移到N点，MN间 图1－4－5 的距离x＝30 cm。试求： (1)电荷从M点移到N点电势能的变化； (2)M、N两点间的电势差。
[自学教材] 1．定义 电场中电势值相等的各点构成的曲面。 2．特点 (1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力 不 做功 。 (2)在空间没有电荷的地方两等势面不相交。
返回
(3)电场线跟等势面 垂直 ，并且由电势高的等势面指 向电势低的等势面。
(4)在电场线 密集 的地方，等差等势面密集。在电场 线 稀疏 的地方，等差等势面稀疏。
确的是
()
A．EA>EB C．EA<EB
B．EA＝EB D．条件不足，不能确定
返回
解析：在正点电荷的电场中，φA<φB时，EA<EB；在负 点电荷的电场中，φA<φB时，EA>EB，在匀强电场中 φA<φB时，EA＝EB，而题中没有给出电场的分布情况， 故不能确定EA与EB的大小关系。 答案：D
返回
区
对量
对量
别
②电势由电场本身决定， ②电场中两点间的电势差由
反映电场的能的性质
电场和这两点间的位置决定
①标量，可正可负
联 ②电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间
系 的电势差
③电势与电势差的单位相同，皆为伏特(V)
返回
2．电场中有A、B两点，其电势分别为φA和φB，场强分
别为EA和EB。若φA<φB，则下列关于EA和EB的判断正