新课标高中物理选修第5节 电势差课件

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(2)若 φB＝0，由 UAB＝φA－φB，得 φA＝UAB＋φB＝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。 答案 (1)UAB＝200 V UBC＝－300 V UCA＝100 V (2)φA＝200 V φC＝300 V EpA＝－6×10－4 J EpC＝－9×10－4 J
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[例2] 有一电荷量为q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服 电场力做功6×10－4 J。从B点移到C点电场力做功9×10－4 J。 (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？
也有确定值。
(2)求电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差。A、B间的电势差记为UAB，B、 A间的电势差记为UBA。UAB＝－UBA。 (3)电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点间的电势的高低。 (4)电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关。
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应用公式 UAB＝WqAB的两种思路 (1)将各量均带正负号运算。 (2)将各量的绝对值代入运算：W、q、U 均代入绝对值，然后再结合题意判断电 势的高低。
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[针对训练1] 电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10－8 J，在B 点的电势能为8.0×10－9 J。已知A、B两点在同一条电场线上，如图1所示，该 点电荷的电荷量为1.0×10－9 C，那么( )
UAB＝φA－φB；当φB＝0时，UAB＝φA 相同，均是伏特(V)，常用单位还有kV、mV等
都是标量，但均具有正负
均是描述电场的能的性质的物理量
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[精典示例] [例1] (多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，正确的是( )
A.UAB表示B点相对于A点的电势差，即UAB＝φB－φA B.UAB和UBA是不同的，它仍有关系UAB＝－UBA C.φA、φB都可以有正、负，所以电势是矢量 D.电势零点的规定是任意的，但人们通常规定大地或无穷远处为电势零点
5.由UAB＝
WAB q
可知，UAB与WAB成正比，与q成反比。(
×)
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电势与电势差的关系 [要点归纳] 1.关于电势差的四点说明
(1)电场中两点间的电势差，由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电荷量、 静电力做功的大小无关。在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差
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解析 负离子仅在电场力作用下从 a 运动到 b，电场力做正功，电荷的电势能减小， 动能增大，因而速度增大，C、D 错误；由 Uab＝Wqab＝－4×2×101－08－8 V＝－2 V。又 Uab ＝φa－φb，故 φb＝φa－Uab＝4 V，b 点电势较高，A 错误，B 正确。 答案 B
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(3)由 UAB＝WqAB可以看出，UAB 在数值上等于单位正电荷由 A 点移到 B 点时电场力 所做的功 WAB。若移动单位正电荷做正功，UAB 为正值；若移动单位正电荷做负功， 则 UAB 为负值。 (4)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，式中各量均有正负，计算中 W 与 U 的角标要对应，即：WAB＝qUAB， WBA＝qUBA。
图2
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解析 粒子在 A 点的速度大小为 v0，在竖直方向上的速度分量为 v0sin 60°，当它 运动到 B 点时，竖直方向上的速度分量为 vBsin 30°，粒子在竖直方向上做匀速直 线运动，故 v0sin 60°＝vBsin 30°，vB＝ 3v0，由动能定理可得 qUAB＝12mv2B－12mv20， 代入电力做功与路径无关，只与初、末位置间的电势差有关。 思考判断
1.电势差的正、负代表了电势差的大、小。( ×)
2.UAB＝8 V，表示A点电势比B点高8 V。( √ ) 3.某点电势也可以看成是该点与零电势点的电势差。( √ )
4.电势差UAB等于将电荷q从A点移到B点时，静电力所做的功。( ×)
答案
mv20 q
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[针对训练2] 电场中有a、b两点，a点电势为2 V，带电量为2×10－8 C的负离子仅 在电场力作用下从a运动到b的过程中，电场力做正功4×10－8 J，则( ) A.b点电势是2 V B.a、b两点中，b点电势较高 C.此电荷的电势能增加 D.该电荷速度可能减小
2.对电势差公式 UAB＝WqAB的理解 (1)UAB＝WqAB中，WAB 为 q 从初位置 A 移动到末位置 B 静电力做的功，WAB 可为正 值，也可为负值，q 为电荷所带电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值。 (2)公式 UAB＝WqAB不能认为 UAB 与 WAB 成正比、与 q 成反比，只是可以利用 WAB、 q 来测量 A、B 两点间的电势差 UAB。
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[要点归纳] 静电力做功的四种求法
静电力做功与电势差、电势能的关系
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四种求法 功的定义 功能关系 电势差法 动能定理
表达式
注意问题
W＝Fd＝qEd
WAB＝EpA－EpB ＝－ΔEp
WAB＝qUAB
W静电力＋W其他力＝ΔEk
(1)适用于匀强电场 (2)d表示沿电场线方向的距离
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3.电势和电势差的比较
比较 内容
概念
电势φ
电势差U
定义
电势能与电荷量比值φ＝
Ep q
电场力做功与电荷量比值U＝
W q
区
别
决定因素 由电场和在电场中的位置决定 由电场和场内两点位置决定
联系
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相对性 数值关系
单位 标矢性 物理意义
与零电势点的选取有关
与零电势点的选取无关
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解析 (1)解法一 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 克服电场力做功，必是从高电势点移向低电势点，即 φA＞φB， UAB＝200 V。 |UBC|＝|W|qB|C|＝93××1100－ －46 V＝300 V。 因负电荷从 B 移到 C 电场力做正功，必是从低电势点移到高电势点，即 φB＜φC， UBC＝－300 V， UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝(300－200) V ＝100 V。
图1 A.该电荷为负电荷 B.该电荷为正电荷 C.A、B两点的电势差UAB＝4.0 V D.把电荷从A移到B，电场力做功为W＝4.0 J
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解析 点电荷在 A 点的电势能大于在 B 点的电势能，从 A 到 B 电场力做正功，所 以该电荷一定为负电荷，且 WAB＝EpA－EpB＝1.2×10－8 J－8.0×10－9 J＝4.0×10－9 J， 故 A 项正确，B、D 项错误；UAB＝WqAB＝－4.10.×0×101－09－9 V＝－4.0 V，所以 C 项错误。 答案 A
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解析 UAB表示A点相对于B点的电势差，UAB＝φA－φB，A项错误；UBA表示B点相 对于A点的电势差，UBA＝φB－φA，故UAB＝－UBA，B项正确；电势是标量，正负 号是相对于零电势点而言的，正号表示高于零电势点，负号表示低于零电势点，C 项错误；零电势点理论上是可以任意选取的，但通常取无穷远处或大地为零电势 点，D项正确。 答案 BD
(1)既适用于匀强电场也适用于非匀强电场 (2)既适用于只受电场力的情况，也适用于受多种力的情况
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[精典示例] [例3] 如图2，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其
运动轨迹上的两点，已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角 为60°，它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°，不计重力，求A、 B两点间的电势差。
第5节 电势差
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学习目标
核心提炼
1.理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选 择无关。
2.掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势 差的正负与这两点的电势高低之间的对应关系。
1个概念——电势差
2个公式——UAB＝φA－φB
UAB＝
WAB q
3.会用UAB＝φA－φB及UAB＝
4.电势差是___标__量___，UAB为正值，A点的电势比B点的电势___高____；UAB为负值，A 点的电势比B点的电势____低____。