(浙江专用)学年高中物理第一章静电场1_5电势差课件新人教版选修3_1

第5节电势差
［研究学考•明确要求］
1•理解电势差的概念。

2. 知道电势差与电场力做功的关系式，会用该式进行廿 算。

3. 理解电势差正、负值的意义。

4. 理解电势差与电势零点的选取无关。

知识 内容
电势差 考试要求 学考b 选考c 基本
要求
知道电势差就是电压 发展
要求
课堂互功学习；; ;基础自诊［课堂互动二知识点一电势差
［基础梳理］
1.定义
电场中两点间电势的差值叫做壘塞，也叫电压。

2.公式
%=%■伽，%= %5 , U AB= ~U BA.式
中厶和％表示电场中人点和B点的电势, —B表示A、〃两点间的电势差。

特别提醒匕B>°说明血 >卩閃匕〃V0说明血V伽
3.对电势差的理解
(1)电场中两点间的电势差，由电场本身的性质及初、末
位置决定；与零电势点的选择送关_。

(2)描述电势差时，必须明确所指的是哪两点(两个位置)
的电势差。

A、B间的电势差记为U AB,而A间的电势差记为5A。

(3)电势差有正负，电势差的正负表示电场中两点电势的
相对高低,如％=一6 V,说明B点的电势比A点的电
［典例精析］
【例1】下列说法正确的是（）
A.电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关
B.电势差是一个矢量，因有正、负值
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
D.4、B两点的电势差是恒定的，不随零电势面的不同而
改变，所以％=%
解析电势具有相对性、与零电势点的选择有关。

而电势差是标量, 有正、负之分，但大小与零电势点的选择无关。

故A、B错误；由于°AB=(P A-(P B，U
(P B-(P A故U AB=_U BA，故 D 错误；电势差为电
BA=
场中两点电势之差，与移动电荷的路径无关，故c正确。

答案C
［即学即练］
1-如图1所示，A、B. C为同一电场线上的三点。

11 1 ■
A B C
图1
(1)取B点电势为零时，C两点的电势分别为8 V和一6
Vo A. C两点间的电势差匕©是多少？C、A两点间的电势差卩“是多少?
(2)若取C点电势为零，A、C两点间的电势差匕©是多少?
C、A两点间的电势差是多少？A、B两点电势分别为
多少?
解析⑴U AC=(P A—(P C=\4 V U
⑵U AC=(P A~(P C=^ V U CA=(pc %=14V
°B=6V
答案(1)14 V -14 V (2)14 V =°c_ 网=_14 V 必=一14 V
— 14 V 14 V 6 V
知识点二电势差与静电力做功的关系
［基础梳理］
1.静电力做功与电势差的关系：W AB=_^AB_或学。

2.公式W AB=qU AB或警中各物理量符号的处理方法：
(1)带正、负号进行运算：把电荷q的电性和两点间的电势差U
的正负代入；功为正，则说明静电力做正功，电荷的电势能减少；功为负，则说明静电力做负功，电荷的电势能增加。

(2)只将绝对值代入公式运算：即在计算时，q、U都取绝对值，算出的功也是绝对值，至于静电力做的是正功还是负功, 可以根据电荷的正、负及电荷移动的方向与电场力方向的关系进行判断。

⑶用关系式W AB=qU AB进行相关计算时要注意W^U的角标
要对应，不要造成混乱，因为匕B=—”刼
［典例精析］
【例2】对于电场中A. B两点，下列说法正确的是（）
A.电势差的定义式卩佔一—字，说明两点间的电势差S B与静
电力做功鸣8成正比，与移动电荷的电荷量彳成反比。

B.A、〃两点间的电势差等于将电荷从4点移到〃点静电力所
做的功
C.将1C电荷从A点移到B点，静电力做1J的功，这两点间
的电势差为IV
D.电荷由A点移到B点的过程中，除受静电力外，若还受其
他力的作用，电荷电势能的变化就不再等于静电力所做的功、
解析根据电势差的定义，电场中两点间的电势差在数值上等于将单位正电荷从一点移到另一点静电力所做的功，仅由电场及两点位置决定，与移动电荷的电荷量及做功的多少无关，即卩佔=字是比值定义式，所以A、B错，C对；电势能的变化唯一决定于静电力做的功，与其他力是否做功、做多少功无关，D错。

答案C
［即学即练］
2.在电场中将一带电量g= — lX10-9C的负电荷从B点移至
A点时，克服电场力做功2X10-6 J,将该电荷从A点移至
C点，则需克服电场力做功3X10-6 J,则BC间的电势差大小为
()
A. 5 000 V
B. 3 000 V
D. 1 000V C. 2 000 V
解析电荷由〃移到C,电场力做功为W
BC=W BA^W AC=-2X1Q "6 J-3X10"6 J=-5X 106 J
由%=中得:
-5X10"6
U BC= _ ] % 10-9 V=5 000 V
所以BC间的电势差大小为5 000 Vo
C. 5 V
D. 2 V
答案A
3.如图2所示，正点电荷电场中有人B两点，将一电荷量g = +3.2X10-19 C的检验电荷从电场中的A点移至B点，电场力做功W=+6・4X10-2。

J,贝山、B两点间的电势差
A. 0.5 V
C. 5 V
D. 2 V
亠w 解析A、B两点间的电势差U=;= 答案B
6.4 X
V=0.2V,故选B。

1O~20
3.2 X10~19
知识点三静电场中的功能关系
［基础梳理］
1.静电力做功的计算方法
(1)功的定义法
由公式W4B = F X
COS 0 = qEx AB CQS〃计算。

AB
⑵电势差法比小=QU AB。

⑶电势能变化法
W A B=- = E P A・ %。

⑷动能定理法
W静电力+ W其他力=AE k o
2.静电力做功时，功能关系的特点
(1)只有静电力做功
只发生电势能和动能之间的相互转化，电势能和动能之和保持不变，它们之间的大小关系为卬电=—A£p=A£k。

(2)只有静电力和重力做功
只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化，电势能、重力势能、动能三者之和保持不变，功和能的大小关系为W 电+%=_(旳电+旳重)=唱。

(3)多个力做功
多种形式的能量参与转化，要根据不同力做功和不同形式能
转化的对应关系分析，总功等于动能的变化，其关系为W电+归他=% 仝
［典例精析］
【例3】如图3所示，在。

点由静止释放一个质量为加、电荷量为?的带电粒子，粒子到达方点时速度恰好为零，设一b
则（
所在的电场线竖直向下,
“、〃间的高度差为仏
3
A.带电粒子带正电c. b点场强等于a点场强
B.“、b两点间的电势差血=豎^ D. a点场强大于b点场强
解析带电粒子由a到方的过程中，重力做正功，而粒子运动到〃点时动能没有增大，说明静电力做负功。

根据动能定理有：mgh- qU砧=0,解得方两点间电势差为%」曹。

因为a点电势高于方点电势，U ab>o9所以粒子带负电，选项A错误，B正确；带电粒子由a 运动到方过程中，在重力和静电力的共同作用下，先加速运动后减速运动。

因为重力为恒力，所以静电力由小于重力变为大于重力，由此可见〃点场强大于"点场强，选项C、D错误。

答案B
［即学即练］
4.如图4所示，s b、c为电场中同一条电场线上的三点，其中
c为〃的中点。

已知方两点的电势分别为化=3 V,仇=9
V,则下列叙述正确的是
A.该电场在C点处的电势一定为6 V
B.。

点处的场强乞一定小于〃点处的场强色
C.正电荷从。

点运动到方点的过程中电势能一定增大
D.正电荷只受电场力作用从“点运动到b点的过程中动能一定增大亶
解析本题中电场线只有一条，又没说明是哪种电场的电场线,因此电势降落及场强大小情况都不能确定,A、B错误；“、b两点电势已知,正电荷从“到b是从低电势向高电势运动, 电场力做负功,动能减小,电势能増大,C正确,D错误。

答案C
学习效果评价丨丫蠹翳蠶■蠶i蠶蠶蠶饉■■鑼廳峨
1.下列关于电场的描述，正确的是（）
A.电场中某点电势的大小、正负与零电势点的选取无关
B.电场中某两点间的电势差与零电势点的选取有关
C.同一点电荷处于电场中的不同位置时，具有的电势能
越大，说明那一点的电势越高
D.同一点电荷在电场中任意两点间移动时，只要静电力
做的功相同，那么两点间的电势差一定相同
解析电场中某点电势与零电势点的选取有关,而某两点间的电势差与零电势点的选取无关，A、B错误；对负电荷而言, 它在电场中具有的电势能趣大,说明该点电势趣低,故C错；由"可知，D对。

答案D
2. （2018-3月绿色联盟）如图1所示，是某验电器
的结构图。

下列相关说法正确的是（）
A.金属箔张开过程，电势能一定减少
B.金属箔张开过程，电场力一定做负功
C.两金属箔张开，说明金属盘带正电
D.两片金属箔张开时，可能带异种电荷图1
答案A
3.对U AB=\N的理解，正确的是
A.从A到B移动彳C的电荷，电场力做功1J
B.从A到〃移动1C的正电荷，电场力做功1J
C.从A到〃移动1 C的正电荷，克服电场力做功1J
D.从A到B移动1C的负电荷，外力做功1J
解析由= 9%得，从4到B移动彳C的电荷，电场力做功q J , A错；从4至!jB移动1 C的正电荷,电场力做功1 J z B 对” C错；无法得知从A到B移动1 C的负电荷外力做的功° 错。

，答案B
4.在静电场中，一个电子由a点移到b点时静电力做功为5
eV(l eV=1.6X10-19 J),则以下说法中正确的是( )
A.电场强度的方向一定由b沿直线指向“
B.a、〃两点间电势差U ab=5N
C.电子的电势能减少5 eV
D.电子的电势能减少5 J
解析电场强度的方向与运动路径无关,A错误；％十=
Jt -5V, B错误；静电力做5 eV的正功，电势能减少5 eV, C D错误。

答案C
5. —个带正电的质点所带的电荷量?=2・0><10-9 0在静电场
中由。

点移到方点的过程中，除电场力外，其他力做的功是 6.0X10-5J,质点的动能增加了8.0X10—5 J,贝妝、
方两点间的电势差匕方
为
A. 1.0X104 V
() B. 3.0X104 V
D. 7.0X104 V
解析以带正电的质点为研究对象，根据动能定理有W血+W其他=
AEk
又Wab = qUab •0X10"5-6.0X10"5
2.0 X10"9
V=1.0X104V故选项A正
①
由①②两式解得确
答案A。