电场力做功和电势能.电势和电势差

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电场强度电势能电势电势差之间关系

电场强度电势能电势电势差之间关系

电场强度电势能电势电势差之间关系电场强度、电势能、电势和电势差是电学中非常重要的几个概念,理解它们之间的关系对于深入学习电学知识非常有帮助。

首先,电场强度是指单位正电荷所受到的电场力的大小,通常用E 表示,其单位是牛顿/库仑。

电场强度的方向是指电荷在电场中所受力的方向。

电势能是指电荷在外电场中由于所处位置而能够具有的能量,通常用 U 表示,其单位是焦耳。

电荷的电势能与所处位置有关,当电荷从一个位置移动到另一个位置时,其电势能可能会改变。

电势是指单位正电荷在一个点处具有的电势能,通常用 V 表示,其单位是伏特。

在电学中,通常情况下我们将电势定义为无穷远处电势为零的位置的电势。

最后,电势差是指两点之间单位正电荷所具有的势能差,通常用ΔV 表示,其单位是伏特。

当电荷从一个位置移动到另一个位置时,其电势能发生了变化,这个变化量就是电势差。

以上四个概念之间存在一定的关系,特别是电势和电势能之间的关系。

根据定义,电场强度 E 与电势 V 之间的关系可以表示为 E=-∇V,其中∇表示微分算符。

即电场强度的反向与电势梯度方向相同。

电势能 U 与电势 V 之间的关系可以由电势能的定义式推导出来,即 U=qV,其中 q 表示电荷量。

这个式子表明了电荷量与电势的乘积即为电势能。

再看电势差ΔV 与电场强度 E 之间的关系,我们可以根据电场力做功的定义式推导出来,即ΔV=W/q,其中 W 表示电场力做的功。

这个式子表明电场力做的功与电势差成正比。

综上所述,电场强度、电势能、电势和电势差之间存在着密切的关系,理解它们之间的相互关系可以帮助我们更好地掌握电学知识,在实际应用中更加熟练地运用。

电势差、电势差与场强的关系

电势差、电势差与场强的关系

电势差、电势差与场强的关系电势差、电势差与场强的关系一、电场力做功与电势能、电势差的关系(一)电场力做功1.特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关2.计算方法:①由公式W=Fscos θ计算,此公式只适合于匀强电场,可变形为W=Fcos θ×s②由W=qU 来计算,此公式只适合于任何电场,注意符号,三个物理量均有正负③由动能定理:W 电场力+W 其他力=ΔE k(二)电势能1.定义:电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。

公式为: 。

2.电势能是相对的,与零势能面的选择有关。

3.电势能是标量。

4.电势能具有系统性,电势能是电荷和电场所共有的。

5.电荷在某点的电势能,等于静电力把它从 所做的功。

电场力做正功时,电荷的电势能 ;电场力做负功时,电荷的电势能 ;电场力做功等于电势能的 ;即B εεε--WA AB =∆=,以上类比于重力做功和重力势能。

(三)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,公式:,单位: 伏特(V)2. 在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功.由电场本身决定,与检验电荷。

3.电势是标量,应先规定电场中某处的电势为零.(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零),电势的正负表示比零电势高或低。

4.某点电势等于该点与零电势之间的电势差,5.沿电场线方向电势越来越低。

电场的方向就是电势降低最快的方向.【例1】(双选)关于电势与电势能的说法正确的是()A.电荷在电场中电势高的地方电势能大B.在电场中的某点,电量大的电荷具有的电势能比电量小的电荷具有的电势能大C.正电荷形成的电场中,正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能大D.负电荷形成的电场中,正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能小判断电势能的变化的方法:依据电场力做功正负判断和电势能公式判断【变式训练1】如图所示,匀强电场方向竖直向下,在此电场中有a 、b 、c 、d 四个带电微粒(不计微粒间相互作用)各以水平向左、水平向右、竖直向下和竖直向上的速度做匀速直线运动,则下列说法错误的是:( )A .c 、d 带异种电荷B .a 、b 带同种电荷且电势能均不变C .d 的电势能减小D .c 的电势能增加,机械能减小。

电势能电势电势差知识要点归纳

电势能电势电势差知识要点归纳

电势能电势电势差一.静电力做功的特点在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与初末位置及移送电荷的电荷量有关,而与电荷运动路径无关。

带电体电场静电力电势能变化相似对比:地球重力场重力重力势能变化二.电势能:电荷在电场中具有势能,这种势能叫做电势能。

1.系统性:电势能属于电荷与电场构成系统所具有的能量。

2.相对性:与零势能位置的选取有关。

三.静电力做功与电势能变化的关系:1.静电力做正功,电荷的电势能减小,电场力做多少正功,电势能就减少多少。

2.静电力做负功,电荷的电势能增加,克服电场力做多少正功,电势能就增加多少。

W AB=E PA-E PB= -ΔE P四.电势能大小的确定:电荷在某点的电势能等于静电力把它从该点移送到零势能位置时静电力所做的功。

(一般选取无穷远或大地为零势能位置)五.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,叫做这一点的电势。

2.定义式:qEp=ϕ3.单位:伏特(V) 1V=1J/C4.量性:标量,只有大小,没有方向,但有正负5.物理意义:1)在数值上等于单位正电荷从电场中某点移送到零势能位置时静电力所做的功;2)在数值上等于单位正电荷在某点的电势能。

说明:1)ϕ可用E P/q计算,但ϕ与E P和q无关,ϕ与电场有关。

2)应用qEp=ϕ计算时,各量带正负号。

3)当ε=0时,ϕ=0;ϕ>0表示该点的电势比零电势高;ϕ<0表示该点的电势比零电势低。

4)零电势位置的选取具有相对性,因此电势的值与零电势的位置选取有关(一般将大地或无穷远处的电势默认为零)5)电势变化的规律:顺着电场线的方向电势降低6)ϕqEp=,ϕ和与qEp有关,由q和ϕ共同决定六.电势差:1.定义1:电场中两点电势的差值叫做电势差,也叫电压。

BAABUϕϕ-=定义2:电荷在电场中由一点A移动到另一点B,电场力所做的功W AB与电荷量q的比值叫做AB两点间的电势差。

qWU ABAB=2.单位:伏特(V) 1V=1J/C3.量性:标量,但有正负之分说明:1)无关和与但计算可用qWU,qWUABABABAB2)BAABBABAAB;UUABUϕϕϕϕϕϕ<<==>>表示表示表示0;3)ϕ的大小与零电势位置有关,但U AB与零电势位置无关4)应用qWU ABAB=时,各量要带正负号5)BAABUU-=七.等势面1.定义:电场中电势相等的点构成的面2.等势面的特点:①在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功②电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

电势差和电势能

电势差和电势能

一、电势能、电势1.电势能(1)电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关。

(2)电势能①定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功。

②电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于电势能的减少量,即W AB =E p A-E p B =-ΔE p 。

2.电势(1)定义:试探电荷在电场中某点具有的电势能E p 与它的电荷量q 的比值。

(2)定义式:φ=E p q。

(3)矢标性:电势是标量,有正、负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。

(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。

3.等势面(1)定义:电场中电势相等的各点组成的面。

(2)四个特点①等势面一定与电场线垂直。

②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。

③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。

④等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。

二、电势差1.定义:电荷在电场中,由一点A 移到另一点B 时,电场力做功与移动电荷的电荷量的比值。

2.定义式:U AB =W ABq。

3.电势差与电势的关系:U AB =φA -φB ,U AB =-U BA 。

4.影响因素:电势差U AB 由电场本身的性质决定,与移动的电荷q 及电场力做的功W AB无关,与零电势点的选取无关。

三、匀强电场中电势差与电场强度的关系1.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。

即U =Ed ,也可以写作E =U d。

2.公式U=Ed的适用范围:匀强电场。

高频考点一电势差、电势、电势能的理解与应用【例1】相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板,它们之间的电场除边缘外,可看作匀强电场,其电场线分布如图5所示。

一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场,则从a 运动到d的过程中()A.粒子的速度一直在增大B.粒子的电势能一直在减小C.粒子在a点的电势能比在d点低D.粒子的加速度先变大再不变后变小【变式探究】如图6所示,在空间直角坐标系O-xyz中,有一四面体CAOB,C、A、O、B 为四面体的四个顶点,它们的坐标分别为:O(0,0,0)、A(L,0,0)、B(0,L,0)、C(0,0,L),D(2L,0,0)是x轴上一点,在坐标原点O处固定着电荷量为+Q的点电荷,下列说法正确的是()A、B、C三点的电场强度相同B.电势差U OA=U ADC.将一电子由C点分别移动到A、B两点,电场力做功相同D.电子在A点的电势能大于在D点的电势能高频考点二根据粒子运动的轨迹、电场线(等势面)进行相关问题的判断方法【例2】如图7所示,实线表示电场线,虚线表示带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹,a、b为其运动轨迹上的两点,可以判定()A.粒子在a点的速度大于在b点的速度B.粒子在a点的加速度大于在b点的加速度C.粒子一定带正电荷D.粒子在a点的电势能大于在b点的电势能【变式训探究】如图8所示,在两等量异种点电荷连线上有D、E、F三点,且DE=EF。

电势能 电势和电势差

电势能 电势和电势差

2、电场力做功改变电势能
正电荷顺着电场线移动,电场力做正功,电势能减少 正电荷逆着电场线移动,电场力做负功,电势能增加 负电荷顺着电场线移动,电场力做负功,电势能增加 负电荷逆着电场线移动,电场力做正功,电势能减少
3、电场力做的功等于电势能的减少量 WAB EPA EPB
二、电势能
4、相对性:大地或无穷远默认为零
一、静电力做功的特点 结论:
在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关, 仅与电荷的起始位置和终止位置有关,
该结论对于非匀强电场也是适用的。
电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢?
二、电势能 (Ep) 标量
A
B
+
+
1、定义:电荷在电场中受到电场力而具有的
-A
-B
与位置有关的势能叫做电势能。
+
E

3、等势面的特点: (1)在同一等势面上的任意两点间移动电荷,电场力不做功 (2)电场线(或E)⊥等势面,且由电势较高的等势面指向电势较低 的等势面 (3)不同等势面在空间不相交、不相切,闭合 (4)等势面密处场强大、电场线密,等势面疏处场强小、电场线疏
(5)沿电场方向电势降低最快
20
(6)匀强电场中电势均匀变化。
类型二:电场力做功与电势能的变化关系
【例2】在一个点电荷Q形成的电场中,检验电荷q从A点移到B点时, 检验电荷的电势能增加了3.0×10-5J,试问这个过程中,电场力做 的功是多少?
质疑提高: 1、电场力做功和电势能间具有怎样的关系? 2、怎样判断电荷具有的电势能?
如何比较电荷电势能的大小呢?
WAB q
(将WAB和q正、负号一同代入)
2、 WAB=qUAB(两种处理方法) 1、将UAB和q正、负号一同代入; 2、将UAB和q的绝对值代入,根据力和位移 (或运动)方向来判断 功的正、负。 3、UAB=φA- φB UAB= - UAB 一般取绝对值

巧用电场力做功与电势能、电势差之间的关系解题

巧用电场力做功与电势能、电势差之间的关系解题

强 电场 中 ,若 油 滴 达 到 最 高 点
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由上图和 妒、 、 。 妒关系可知 ,静电场
是 正 的点 电 荷产生 的 电场 ,当带 电粒 子从 到 三
的过程 中 , 粒子 受到库仑 斥力 的作用 , 它克 服 电场
力 做功 , 动能 减少 , 其 电势 能增加 , A、 故 C正确 . 当 带正 电粒 子从 三到 的过 程 中, 电场 力做正功 , 粒 子 的动能增加 , 电势能减 少 , D错误 . B、 正确 的选项

而带负电的油滴受的电场力水平 向左 ,
所 以 最 高点 必 在 A 的左 上 方 .
代入 已知条件 庐、 /


得 电场力做功 Wa m・ 一 g : , s 1 3 m h n = , ( )因为 B、 2 C在同一个等势面上 ,
所 以 , 即 庐 c .
圆面是一个等势面 , 这是一个重要 的隐含条件. A 由
D 上 述 情 况 都 有 可 能 .
到 过程中电场力是变力 ,所以不能直接用 W= s F
( )因 为 杆 是 光 滑 的 , 以小 球 从 A 到 B过 程 1 所
/ 麓
油滴从开始到达最高点的过程中, 根据 来求解 , 只能考虑应用功能关系.
例 6 将 电 阻 为 4Q 和 1 的 两 电 阻 、 0Q 2
r4Q, 图 9所 示 , 可能 > 如 不 ’ 0

人教版高中物理选修课件(提高)电势能电势和电势差

人教版高中物理选修课件(提高)电势能电势和电势差

人教版高中物理选修3课-1件课(件提:高()提电高势3能)电 势和能电、 势电差势和 电势差( 共24张 PPT)
人教版高中物理选修3课-1件课(件提:高()提电高势3能)电 势和能电、 势电差势和 电势差( 共24张 PPT)
习题讲解
力电综合问题 如图所示,ABD 为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中 AB 段是水平的,BD 段为半径
QБайду номын сангаас
P P1 P2
r
r1 r2
人教版高中物理选修课件(提高)电 势能电 势和电 势差
人教版高中物理选修3课-1件课(件提:高()提电高势3能)电 势和能电、 势电差势和 电势差( 共24张 PPT)
习题讲解
带电粒子在电场中运动情况的判断
如图所示,一电场的电场线分布关于 y 轴(沿竖直方向)对称,O、M、N 是 y轴上的
R=0.2m 的半圆,两段轨道相切于 B 点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大 小 E=5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲,以速度 v0沿水平轨道向右运动,与静止在 B 点带正电的小球乙发生弹性碰撞.已知甲、乙两球的质量均为 m=1.0×10-2Kg,乙所带 电荷量 q=2.0×10-5C,g 取 10 m/s2 .(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个 运动过程无电荷转移)
高中物理
课程名称
电势能、电势和电势差
知识讲解
考点一、电场力做功与电势能
1、电场力做功
(1)特点:电场力做功与电荷移动的
末位置的
和被移动电荷的
无关,只取决于初、 .
(2)电场力做功的表达式:WAB=(φA-φB)·q=UAB·q
人教版高中物理选修课件(提高)电 势能电 势和电 势差

2、电势能 电势 电势差

2、电势能   电势  电势差

)
D. 0 V、 3V
思路点拨: (1) 抓住 a、b和 c三点电势的特点, 利用匀强电场中电 势差与场强的关系式 U =Ed 求解; (2) 画出等势面和电场线, 巧妙的利用辅助线分析.
解析: 如图, 根据匀强电场的电场线与等势面都是平行等间距排列, 且电场 线与等势面处处垂直, 沿着电场线方向电势均匀降低, 分析 ba 方向的电势 变化及电势差可得, U ba= φb- φa=2 3 V , 所以 b、a 中点 O 的电势为φO = φ - U ba=2 V . ab的中点 O , 即为三角形的外接圆的圆心, 因为φO = φc, 故 O c为等
������1 ������2 解析: 对正电荷φ∞- φM = ; 对负电荷φN - φ∞= . 即 ������ -������
-9
)
φ∞- φN =
������2 ������1 ������2 . 而 W 2>W 1, φ∞=0, 且 和 均大于 0, 则 ������ ������ ������
2. 如图所示, 带正电的点电荷固定于 Q 点, 电子在库仑力作用 下, 以 Q 点为焦点做椭圆运动. M, N, P 为椭圆上的三点, P 点离 Q 点最远. 电子在从 M 点经 P 点到达 N 点的过程中( B A. 速率先增大后减小 C. 电势能先减小后增大 B. 动能先减小后增大 D. 库仑力先做正功后做负功 )
表达式
E p=qφ
φ=
E������ q
U AB = φA- φB U AB =
WAB q
标矢性
标量, 但有正 负, 正负只表 示大小 具有相对性, 通常把电荷 在离场源电
标量, 但有 正负, 正负 只表示电 势的高低

第1节 电场力做功与电势能

第1节 电场力做功与电势能

C.W2>W3>W1
D.因不知道+q 的具体数值,故无法作出判断
栏目 导引
第2章 电势能与电势差
解析:选 B.因为电场力做功只与始末位置有关,而与电荷运 动路径无关,故沿三条路径由 A 点移到 D 点的过程中,电场力 做功相等,选项 B 正确.
栏目 导引
第2章 电势能与电势差
2.(多选)如图所示,在等量异种电荷形成的电 场中,画一正方形 ABCD,对角线 AC 与两点 电荷连线重合,两对角线交点 O 恰为电荷连线 的中点.下列说法中正确的是( ) A.B、D 两点的电场强度相同 B.A 点的电场强度大于 C 点的电场强度且两点电场强度方向相 同 C.一电子沿 B→C→O→D 路径移动到 D 点,电场力一直做正 功 D.一电子沿对角线 B→O→D 路径移动电场力不做功
第2章 电势能与电势差
第 1 节 电场力做功与电势能
第2章 电势能与电势差
1.知道电场力做功的特点. 2.理解电势能的定义. 3.掌握电场力做功与电势能变化的关系,会进行分析和计算.
第2章 电势能与电势差
一、电场力做功的特点 1.在匀强电场中,电场力做的功为 W=qEd.其中 d 为电荷的始 末位置_沿__场__强__方__向___的距离. 2.在电场中移动电荷时,电场力做功与_路__径___无关,只与 _始__末__位__置___有关.
第2章 电势能与电势差
1.如图所示是以+Q 为圆心的一组同心圆(虚
线),电场中有 A、B、C、D 四点.现将一带
电荷量为 q 的正点电荷由 A 点沿不同的路径
移动到 D 点.沿路径①静电力做功为 W1,沿 路径②静电力做功为 W2,沿路径③静电力做功为 W3,则( )
A.W2<W3<W1 B.W1=W2=W3

电势 电势能 电势差

电势 电势能 电势差

电势电势能电势差一.教学目标1.理解电场力做功的特点2.理解电势能,电势和电势差的区别3.理解电场力做功和电势之间的关系二.概念精讲。

1.电场力做功和电势能(的变化)与重力做功相类似,电场力做功与物体在电场中移动的路径也无关。

只与始末位置有关。

电势能:电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从该点移动到选定的参考点过程中电场力做的功。

类似的,电势能的变化也满足下列特点:电场力做正功,电势能降低;电场力做负功,电势能升高;做功量=电势能变化量的负值;W电=-△E P(类比于W G=-△E P).2.电势与等势面。

(电场本身的性质)电势能的多少取决于电场和试探电荷,和库伦力类似。

为了研究电场的性质,类比于场强,引入电势的概念:电势=电势能与电荷量的比值:φA=U A∞= W A∞/q.电势能是标量,但有正负。

分别表示相对于零电势面的位置关系。

电场中电势相同的点构成的集合叫做等势线(等势面或者等势体)电场线与等势面处处垂直。

在等势面上移动电荷,电场力不做功。

顺着电场线方向,电势降低。

逆着电场线方向,电势升高。

电场强度较大的地方,等差的等势面较密。

3.电势差与电场力做功电势能的变化U AB=W AB/q=在匀强电场中,沿着场强方向的两点间的电势差等于电场强度跟这两点间距离的乘积,即U=Ed,也可理解为:在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿场强方向上单位长度的电势降落,即E=U/d.在说两点之间的电势差的时候,一定要分清先后顺序。

A与B的电势差意味着:把电荷从A移动到B,电势差是A点的电势减去B点的电势。

正电荷顺着电场线方向移动,电场力做正功,电势能降低。

逆着电场线移动,电场力做负功,电势能升高;负电荷顺着电场线移动,电场力做负功,电势能升高;逆着电场线移动,电场力做正功,电势能降低。

电势电势能电势差的区别电势与电势差指的是电场的性质,与试探电荷无关;电势一般指某点与零势能面的电势差,一般不说数值而说高或者低;电势能则是指试探电荷在电场某点具有的能的性质。

电势能与电势差知识总结

电势能与电势差知识总结

3、只有电场力做功时,动能与电势能相互转化,但总量不变。 和重力势能相互转化,总量不变,即机械能守恒。 )
(类似于只有重力做功时,动能
第二节 电势与等势面
一、电势
1、定义:电荷在电场中某点电势能跟电荷量的比值,叫做该点的电势。用字母
表示。
2、定义式:
Ep =
q (注意:不同的点,电势一般不同)
3、电势是标量,只有大小没有方向。电势和电场强度一样都是反映电场性质的物理量,与试探 电荷的有无、种类、大小均无关,由电场本身决定。注意:电势与电场强度没有必然的关系,
2、电势差与电场力做功: WAB U AB gq (进行有关计算时,三者均应带正负号进行
计算)
3、电势差与电场强度的关系:
U
AB
=Ed

E=
U AB d
(式中
d 指AB间沿场强方向的
距离,即AB距离在场强方向上的投影 )
二、带电粒子在电场中的运动
一、带点粒子的加速
(一)、运动状态分析
带电粒子沿平行电场线的方向进入匀强电场,受到的电场力方向与运动方向在 同一直线上,做匀加速或匀减速直线运动。如图 1 所示。 (二)、用功能关系分析: 粒子动能的变化量等于电场力做的功。 (同样适用于非匀 强电场)
距离 y 和偏转角 相同。 不同的带电粒子径同一加速电场加速后(加速电压 U 加 相同)进入同一偏转电场, 则偏转距离 y 和偏转角 相同。
等量异种电荷: (1) 两点电荷连线的中垂面 ( 中垂线 ) 上, 电场线方向均相同, 即场强方向均相同, 且总与中
垂面 ( 线 ) 垂直.在中垂面 ( 线) 上到 O点等距离处各点的场强相等 ( O为两点电荷连线中点 ) .
(2) 等量异种点电荷连线上以中点 O场强最小,中垂线上以中点 O的场强为最大;

电势能 电场力 公式

电势能 电场力 公式

电势能电场力公式1、电势能各类公式(1)电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q (2)势能:EA=qφA{EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}电势能的变化ΔEAB=EB-EA{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增量等于电场力做功的负值)2、计算电势的方法一般说来,计算电势的方法有两种。

第一种方法是由电势的定义式通过场强的线积分来计算;另一种方法是下面马上就要介绍的电势叠加原理。

对不同的带电体系,本质上讲上述两种方法都能够计算出电势,但是选择不同的方法计算的难易程度是大不相同的。

(1)点电荷电场的电势:点电荷电场中任意一点的电势大小,称作点电荷电势公式。

公式中视q的正负,电势V可正可负。

在正点电荷的电场中,各点电势均为正值,离电荷越远的点,电势越低,与r成反比。

在负点电荷的电场中,各点的电势均为负,离电荷越远的点,电势越高,无穷远处电势为零。

容易看出,在以点电荷为心的任意球面上电势都是相等的,这些球面都是等势面。

(2)电势的叠加原理:E表示总电场,E1,E2,…为单个点电荷产生的电场。

根据电势的定义式,并应用场强叠加原理,电场中a 点的电势可表示为上式最后面一个等号右侧被求和的每一个积分分别为各个点电荷单独存时在a点的电势。

即有式中Vai是第i个点电荷单独存在时在a点产生的电势。

3、电势能变化量(1)电场力做的功与电势能变化量起点和终点状态静止的点电荷,电场力做功与电势能变化量的关系:电势能的变化量也可以表示为△Ep=Epb-Epa,因此有Wab=-△Ep 。

(2)动能变化量与电势能变化量根据能量守恒定律还可以得到,一般情况下,无外力做功的运动电荷,动能变化量与电势能变化量的关系:如果是外力使电势能增加,那么其他形式的能转化为电势能,外力做正功,电场力做负功,电势能增加;如果是电场力使物体运动,那么电势能转化为动能,电场力做正功,物体动能增加,电势能减小;如果是物体运动使电势能增加,那么动能转化为电势能,物体动能减少,电场力做负功,电势能增加。

电势电势差电势能与电场力做功的关系

电势电势差电势能与电场力做功的关系

(2)定义式:
U AB
WAB q
UAB = -UBA
2、电势 (1)定义:电场中某点的电势等于该点与 参考点之间的电势差,用表示。
在理论研究中一般以无穷远为零势能点, 在实际电路中一般以大地为零势能点。
3、电势与电势差:UAB= A- B
电势是标量 但有正负,电势的正负 说明大小。沿着电场线方向,电势 越来越低。
③电场线和等势面在相交处互相垂直。
④电场线的方向是电势降低的方向,而 且是降低最快的方向。
⑤电场线密的地方等差等势面密;等差 等势面密的地方电场线也密。
⑥沿匀强电场中任何一条直线(等势面 除外),电势都是均匀变化的。
例.如图,Q是固定的带正电荷的点电 荷,a、b、c 点分别处在间距相等的三个等势 面上,则以下说法正确的是( ABD ) A、三点的场强大小关系为Ea < Eb < Ec B、三点的电势高低为φa < φb < φc C、两点间的电势差Uab >Ubc D、两点间的电势差Uba < Ucb a
4.A、B是某电场中一条电场线上的两点,一正电
荷仅在电场力作用下从A点运动到B点,运动过程中
0乙
t
D.φa<φb,Ea=Eb
07学年南京市期末质量调研4
4.图甲是某电场中的一条电场线,A、B是这条
电场线上的两点。若将一负电荷从A点自由释放,
负电荷在电场力作用下沿电场线从A到B运动过程
中的v-t图线如图乙所示。比较A、B两点电势的
高低和场强的大小,可得 ( )B
A. A B
B. A B
所以,UAB= WAB/q= 4 ×10-11/ 2×10-11V=2V 正电荷从B点移动到A点的过程中,
A
电场力做负功WBA= -4 ×10-11J;

电势能、电势、电势差、电场强度、电场力做功之间的区别及联系

电势能、电势、电势差、电场强度、电场力做功之间的区别及联系

电势能、电势、电势差、电场强度、电场力做功之间的区别及联系摘要:在高中物理学习过程中,学生总是对电势能、电势、电势差、电场强度、电场力等概念混淆不清。

为了解决这一难题,本文总结分析了这几个物理量的概念和特点,并找出了它们之间的区别和联系。

关键词:电势能;电势;电势差;电场强度;电场力做功;区别;联系作者简介:戴尚勇,任教于陕西省安康市石泉中学。

电势能、电势、电势差、电场强度、电场力作功是静电场中非常重要的概念,具有抽象、复杂、难以区别的特点。

笔者通过多年的教学发现大部分学生对这一部分知识掌握得都不好,基本的概念都无法辨别清楚,更别说理解它们之间的联系和区别。

鉴于此,笔者对教材内容进行了创新,认真总结了这几个物理量的规律和特点,并找出了它们之间的区别和联系,使得知识脉络清楚,便于学生理解和学习。

下面我们就来一起分享笔者的总结成果。

一、电势能1.定义:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。

2.电势能的单位:焦耳,符号为J。

3.电势能零点的选取,若要确定电荷在电场中的电势能,应先确定电场中电势能的零位置。

零势能处可任意选择,常取无限远处或大地的电势能为零点。

4.电荷在电场中某点具有的电势能等于将该点电荷由该点移到电势零点电场力所做的功。

电势能反映电场和处于其中的电荷共同具有的能量。

5.静电力做功与电势能变化的关系:电场力做多少功,电势能就变化多少。

6. 如何比较电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低: 将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断,电场力做正功,电势能减小,电荷在A点电势能大于在B点的电势能,反之电场力做负功,电势能增加,电荷在A点的电势能小于在B点的电势能。

二、电势1.定义:在电场中,某点电荷的电势能跟它所带的电荷量之比叫做这点的电势。

电势是从能量角度上描述电场的物理量(电场强度则是从力的角度描述电场) 。

2.电势符号是φ,单位是伏特,符号:V。

电场力做功电势能、电势和电势差

电场力做功电势能、电势和电势差

电场力做功和电势能、电势和电势差一、目标与策略明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件,要做到心中有数!学习目标:●类比重力场理解电场力的功、电势能的变化、电势能的确定方法、电势的定义以及电势差的意义;理解电势对静电场能的性质的描写和电势的叠加原理。

●明确场强和电势的区别与联系以及对应的电场线和等势面之间的区别和联系。

学习重点:●用电势以及等势面描写认识静电场分布。

●熟练地进行电场力、电场力功的计算。

学习难点:●电势这一概念建立过程的逻辑关系以及正、负两种电荷所导致的具体问题的复杂性。

学习策略:●类比法是我们认识问题或事物的科学方法,我们在学习中可以将库仑力与万有引力类比,将电场力的功及电势能与重力的功、重力势能等等相类比来学习,能够帮助我们更好的理解新知识。

二、学习与应用“凡事预则立,不预则废”。

科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对知识回顾——复习学习新知识之前,看看你的知识贮备过关了吗?(一)什么是电场?描述电场的力的性质的物理量有哪些?(二)电场线有哪些特点?知识要点——预习和课堂学习认真阅读、理解教材,尝试把下列知识要点内容补充完整,带着自己预习的疑惑认真听课学习。

请在虚线部分填写预习内容,在实线部分填写课堂学习内容。

课堂笔记或者其它补充填在右栏。

详细内容请学习网校资源ID:#tbjx5#208883知识点一:电势与等势面(一)电场力的功与电势能(1)静电场中的功能关系静电力对电荷做了功,电势能就发生变化,静电力对电荷做了多少功,就有多少电势能转化为其他形式的能,电荷克服静电力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电势能,也就是说,静电力做的功是电势能转化为其他形式的能的量度,静电力做的功等于电势能的减少量,即W AB= 。

静电力做正功,电荷电势能一定,静电力做负功,电荷电势能一定。

(2)电势能的特点和大小的确定①零电势点及选取电势能的数值是相对于参考位置来说的。

所谓参考位置,就是电势能为零的位置,参考位置的选取是人为的,通常取或为参考点。

电势能电势和电势差绝对经典

电势能电势和电势差绝对经典

(1)意义:电势差也是反映电场本身性质(电
场能性质)的物理量,它是由电场本身的性质决
定的。跟电场力做功、跟电荷电量多少均无关。 (2)单位:伏特(V)
(3)电势差是标量:无方向,但有正负。
电势能电势和电势差绝对经典
课堂练习
4、关于对UAB =WAB/q 和WAB = qUAB的理解,正确的
是( BC )
Mm F G
r2 在高度变 化不大时
G mg
F
k
Qq r2
在匀强
电场中
库伦力
F Eq
地球
gG m
EF
电荷
q
重力势能
1、重力可以做功
2、重力做功时,
其大小与路劲无关 重力做功对应重
?
力势能的变化
电势能电势和电势差绝对经典
第四节 电势能 电势与电势差
教材 新知
典型 问题
新知一、电场力做功与电势能 新知二、电势与电势差 新知三、电场的形象描述——等势线 (面、体) 问题一、利用电场力做功判断电势能改变
电势能电势和电势差绝对经典
课堂训练:
1、.在静电场中,将一正电荷从a点移到b点,电
场力做了负功,则( C )
A.b点的电场强度一定比a点大 B.电场线方向一定从b指向a C.电荷在b点的电势能一定比在a点时多 D.该电荷的动能一定减小
电势能电势和电势差绝对经典
2、是非题(并简要说明理由。) A、电荷沿电场线方向移动时,其电势能一定减小。 B、检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时,它在该 点具有的电势能也一定大。 C、把两个异号电荷靠近时,电荷电势能增大。 E、电荷仅在电场力作用下运动,电荷的电势能一定减小. F、无论是正电荷还是负电荷,只要电场力做功多,则电 荷在该过程中的电势能变化也大.

第二讲 电势、电势差、电势能与电场力做功的关系

第二讲 电势、电势差、电势能与电场力做功的关系

为+Q.图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个
等势面.有两个一价离子M、N(不计重力,也不计
它们之间的电场力)先后从a点以相同的速率v0射入该 电场,运动轨迹分别为曲线apb和aqc,其中p、q分别
是它们离固定点电荷最近的位置.以下说法中正确的
是( B D )
A、M一定是正离子,N一定是负离子.
B、M在p点的速率一定大于N在q点的速率.
荷从C点沿直线移到D点,则
( B)
(A)电场力一直做正功。
(B)电场力先做正功再做负功。 +Q
(C)电场力一直做负功。
AC
(D)电场力先做负功再做正功。
+2Q DB
点拨:电场强度为0的点P在AB中点左侧,
P点左侧的场强方向向右,
+Q P
+2Q
P点右侧的场强方向向左,如图示:A C D B
8.如图所示的xOy平面区域内存在电场,一个正电荷
又解:对角线bd中点的电势为中间值14V,由此求得c 点电势为8V.
11.如图所示,在匀强电场中有一半径为R的圆O, 场强方向与圆O所在平面平行,场强大小为E。电荷 量为q的带正电微粒以相同的初动能沿着各个方向从 A点进入圆形区域中,只在电场力作用下运动,从 圆周上不同点离开圆形区域,其中从C点离开圆形 区域的带电微粒的动能最大,图中O是圆心,AB是 圆的直径,AC是与AB成α角的弦,则( B D )
C、M在b点的速率一定大于N在c点的速率.
D、M从p→b过程电势能的增量一定
小于N从a→q电势能的增量.
pb +Q
a
q c
6、如图示,绝缘杆长L,两端分别带有等量异号电 荷,电量值为Q,处在场强为E的匀强电场中,杆与 电场线夹角α=60°,若使杆沿顺时针转过60°(以杆上 某一点为圆心转动),则下述正确的是( C D )

电势差,电势,电场力做功与电势能改变的关系

电势差,电势,电场力做功与电势能改变的关系

电势差、电势、电场力做功与电势能改变的关系学习重点:1、电势、电势差的概念2、等势面的特点知识要点:(一)电势差1、电场力做功的特点:在电场中将电荷q从A点移动到B点,电场力做功与路径无关,只与A、B两点的位置有关。

2、电势差的定义:无论沿什么路径将电荷q从A点移动到B点,W AB/q都相同,即W AB/q只跟电场中A、B两点的位置有关,我们把这一比值叫电势差。

3、公式:(1)U AB→A、B两点间的电势差(2)W AB→把电荷q从A点移动到B电场力所做的功(3)单位:伏特(1V=1J/C)(4)电势差是标量4、电场力做功和电势差之间的关系(1)在电场中两点间移动电荷所做功的大小和电荷所带电荷量及两点间电势差有关;(2)不论是恒力还是变力,电场力所做的功都可以使用W=qU进行计算;(3)电势差在数值上等于单位正电荷从A点移动到B点时电场力所做的功;(4)电场中两点间的电势差可以是正值,也可以是负值;(5)有时只关心两点间电势差的大小,不区分U AB和U BA,这时电势差取正值,都写成U,电势差也叫电压。

5、运用或W AB=qU AB求解问题时,连同正负号一起代入。

(二)电势1、零电势点:在电场中选定某点为电势的参考点,该点即为零电势点。

2、电势:电场中某点的电势,等于将单位正电荷(+1C)从该点移动到零电势点时电场力所做的功,通常用φ表示。

3、单位:伏特(V)4、电势差与两点间电势的关系:U AB=φA-φB5、电场中某点的电势与零电势点的选择有关;6、电场中两点间的电势差和零电势点的选择无关;7、沿电场线方向移动单位正电荷时,电场力做正功,即W AB>0,则,所以U AB=φA-φB>0,即φA>φB。

即:沿电场线方向,电势越来越低。

8、通常选取无穷远或大地为零电势点,即φ∞=0或φ地=0。

(三)电势能1、电荷在电场中具有电势能。

2、电场力对电荷做正功,电势能减少;电场力对电荷做负功,电势能增加。

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电场力做功和电势能.电势和电势差电场力做功和电势能、电势和电势差目标认知学习目标1、类比重力场理解电场力的功、电势能的变化、电势能的确定方法、电势的定义以及电势差的意义;理解电势对静电场能的性质的描写和电势的叠加原理。

2、明确场强和电势的区别与联系以及对应的电场线和等势面之间的区别和联系。

学习重点1、用电势及等势面描写认识静电场分布。

2、熟练地进行电场力、电场力功的计算。

学习难点电势这一概念建立过程的逻辑关系以及正、负两种电荷所导致的具体问题的复杂性。

知识要点梳理要点诠释:知识点一:电势与等势面1、电场力的功与电势能电场力做功的特点在电场中将电荷q从A点移动到B点,电场力做功与路径无关,只与A、B两点的位置有关。

静电场中的功能关系静电力对电荷做了功,电势能就发生变化,静电力对电荷做了多少功,就有多少电势能转化为其他形式的能,电荷克服静电力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电势能,也就是说,静电力做的功是电势能转化为其他形式的能的量度,静电力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB。

即静电力做正功,电荷电势能一定减少,静电力做负功,电荷电势能一定增加。

电势能的特点和大小的确定①零势点及选取和计算重力势能一样,电势能的计算必须取参考点,也就是说,电势能的数值是相对于参考位置来说的。

所谓参考位置,就是电势能为零的位置,参考位置的选取是人为的,通常取无限远处或大地为参考点。

②电势能的计算设电荷的电场中某点A的电势能为EpA,移到参考点O电场力做功为WAO,即WAO=EpA-EpO,规定O为参考点时,就有WAO=EpA,也就是说电荷在电场中某点的电势能等于将这个电荷从电场中的该点移到0势点的过程电场力所做的功。

③电势能的特点相对性:电荷在电场中的电势能是相对于零电势能点而言,没有规定零势能点时,电荷在该点的电势能没有确定的值。

电势能高于零势能时为正值,低于零势能时为负值。

系统性:电势能是电荷和电场这一相互作用系统所共有,并非电荷所独有!状态量:只要电荷在电场中有一个位置,它就对应一个电势能。

电势能是标量:有正、负号没有方向。

④电势能与重力势能的类比2、电势与电势差电势的意义及定义电势是表征电场中某点能的性质的物理量,仅与电场中某点性质有关,与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关,定义式,类似于场强定义式,也是比值定义式。

电势的特性①电势的具体值只有在选定了零电势点后才能确定,故电势是相对的,电势零点的选取是任意的,但以方便为原则。

如果没有特别规定,一般选无穷远或大地的电势为零。

②电势是标量,只有大小,没有方向,在规定了零电势后,电场中各点的电势可以是正值,也可以是负值,正值表示该点电势比零电势点电势高,负值表示该点电势比零电势点电势低,所以,同一电场中,正电势一定高于负电势。

③若以无穷远处电势为零,则正点电荷周围各点电势为正,负点电荷周围各点电势为负,越靠近正电荷电势越高,越远离负电荷电势越高。

电势差①电势差的定义:电场中确定的两点,电势是相对的,但电势差是绝对的,是描写场的性质的物理量。

②电势差的计算、用电势差表达电场力的功。

电势差和静电力做功密切相关,由公式看出,电势差在数值上等于移动单位正电荷时静电力所做的功。

由公式WAB=qUAB看出,知道了电场中两点的电势差,可以方便地计算静电力做的功。

在计算电场力的功时利用WAB=qUAB比W=F·d更具优越性,因为WAB=qUAB,既可以是匀强电场也可以是非匀强电场,只要知道A、B两点间的电势差就可以计算在A、B两点间移动电荷q所做的功。

3、等势面等势面的画法和意义在电场中电势相等的点所构成的面叫等势面,随意找几个点,都能画出它们的等势面,这样的几个等势面不能完整地描述电场。

如果我们每隔相等的电势画等势画,也就是我们通常所说的等差等势面,就可以比较形象、完整地描述电场了。

等势面的性质:①在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功②电场线跟等势面一定垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面③等势面越密,电场强度越大④等势面不相交,不相切几种电场的电场线及等势面孤立正点电荷:以点电荷为球心的一族球面等量异种电荷等量同种正点电荷匀强电场注意:①等量同种正点电荷连线和中线上连线上:中点电势最小中线上:由中点到无穷远电势逐渐减小,无穷远电势为零。

②等量异种电荷连线上和中线上连线上:由正电荷到负电荷电势逐渐减小。

中线上:各点电势相等且都等于零。

等势面的应用ⅰ、由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别。

ⅱ、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。

ⅲ、由等势面和电场线垂直,可知等势面的形状分布,可以绘制电场线,从而确定电场的大体分布。

知识点二:电场强度与电势的关系≠0。

要点诠释:1、场强E与电势φ在数值上没有必然的联系场强为零的地方电势不一定不为零:如等量同种电荷的连续中点处E=0,电势为零处,场强不一定不为零:如等量异种电荷的连线中点处=0,E≠0。

场强增大电势可以降低:如沿着负的点电荷的电场线方向,场强增大而电势反而降低;沿着正点电荷的电场线方向,电势降低场强减小。

场强是一个绝对量,电势是一个相对量。

2、场强E与电势差的关系在匀强电场中 d是两等势面之间的距离,E的单位也可以是V / m。

电势差U的大若匀强电场中的两点间距为,连线与电场线成角,则小与两点间距离成正比。

在非匀强电场中,某点处的场强,其意义为:电场中某点的场强等于该点附近电势随距离变化率的最大值;场强的方向就是电势降低最快的方向。

规律方法指导1、认识问题或事物的科学方法类比法:将库仑力与万有引力类比,将电场力的功及电势能与重力的功、重力势能相类比,等等。

形象描写法:引入电场线和等势面直观地描写了电场的分布,对分析解决问题提供了很大方便。

比值定义法:如,。

2、电场力功的计算方法利用公式和WAB=qUAB时,各量的正、负号有两种处理办法:①带正、负号进行运算,根据计算结果的正负判断电势高低或功的正、负。

②只将绝对值代入公式运算,例如计算WAB,无论q、UAB正负,只将它们的绝对值代入公式。

若要知道WAB的正负,可根据静电力方向和位移方向的夹角判定。

利用电势能的变化计算 WAB=EpA-EpB在匀强电场中也可用计算3、电场中两点电势高低的比较根据电场力做功判断①在两点间移动正电荷,如果电场力做正功,则电势是降低的,如果电场力做负功,则电势升高。

②在两点间移动负电荷,如果电场力做正功,则电势升高,如果电场力做负功,则电势降低。

根据电场线确定电场线的方向就是电势降低最快的方向。

根据电荷电势能的变化①如果在两点间移动正电荷时:电势能增加,则电势升高;电势能减少,则电势降低。

②如果在两点间移动负电荷时:电势能增加,则电势降低;电势能减少,则电势升高。

4、计算场强的三个公式定义式N / C决定式关系式V / m5、电势差的计算公式6、理清几个关系电场强度和电势是电场本身的性质,与试探电荷无关。

电势能既与电荷有关,又与所在处的电势有关。

场强和电势无必然联系,场强为零的地方电势不一定为零,场强大处电势不一定大,反之亦然。

电势和电势能的大小都是相对的,与零势面的选取有关。

通常选无穷远处或大地的电势为零。

电势能变化是通过电场力做功进行的,电势能变化由电场力做功唯一决定。

用公式对正电荷,电势来判断电势能随电势变化情况时,要区分正负电荷,分别研究。

越高,电势能Ep越大。

典型例题透析类型一:电势、电势能与电场力的功-1、如果把q=×108C的电荷从无穷远移到电场中的A点,需要克服电场力做―功W=×104 J,那么q在A点的电势能和A点的电势各是多少?q移入电场前A点的电势是多少?解析:电场力做负功,电势能增加,无穷远处的电势为零,电荷在无穷远处的电势能也为零,电势能的变化量等于电场力做的功,W=EpA―Ep∞所以EpA=W=×104 J,-。

A点的电势是由电场本身决定的,跟A点是否有电荷存在无关,所以q移入电场前,A点的电势仍为×104 V。

答案:EpA=×104 J,-A=×104 V ×104 V总结升华:①电势和电势能与零势面的选择有关。

②由求电势时可将“+”“-”直接代入计算。

③涉及功能关系时注意能够根据运动情况明确受力。

举一反三【变式】在场强大小为E的匀强电场中,一质量为m、带电荷量为+q 的物体以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动,其加速度大小为 qE / m,物体运动s距离时速度变为零,则A、物体克服电场力做功qEsB、物体的电势能减少了 qEsC、物体的电势能增加了qEsD、物体的动能减少了 qEs解析:由加速度大小可知,带电体除受电场力作用外,还受其他力作用,电由功能关系可知,克服电场力做功W合·s=mas= qEs。

答案:ACD=ΔE电=qE·s。

由功能关系,动能的减少|ΔEk|=F类型二:静电场中的能量守恒2、图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0。

一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV。

当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8 eV,它的动能应为A、8 eVB、13 eVC、20 eVD、34 eV解析:等势面3的电势为零,则电势能也为零。

由于两相邻等势面的电势差相等,又知Eka>Ekb,则a点的电势能可表示为-2qU,b点的电势能可表示为qU。

由于总的能量守恒,则有:Eka+=Ekb+qU即26-2qU=5+qU,解得qU=7 eV则总能量为7 eV+5 eV=12 eV当电势能为―8 eV时,动能Ek=12eV- =20 eV。

答案:C总结升华:解决此类问题时明确零势面,求出电荷在电场中的总能量是解题的关键环节。

举一反三【变式】带电粒子M只在电场力作用下由P点运动到Q点,在此过程中克服电场力做-了×108 J的功。

那么A、M在P点的电势能一定小于它在Q点的电势能B、P点的场强一定小于Q点的场强C、P点的电势一定高于Q点的电势D、M在P点的动能一定大于它在Q点的动能解析:粒子从P点到Q点克服电场力做功,即WPQ=UPQ·q <0,根据电场力做功与电势能变化之间关系;ΔE=―W可知EQ―EP=―WPQ>0,所以EP<EQ,故A对。

根据能量守恒EP+EkP=EQ+EkQ,而EP<EQ,所以EkP>EkQ。

故D正确。

由于条件不足,不能比较电场强度、电势的大小,故BC错。

答案:AD类型三:电场线与等势面的关系3、如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,且AB=BC,电场中的A、B、C三、、,AB、BC间的电势差分别为UAB、点的场强分别为EA、EB、EC,电势分别为UBC,则下列关系中正确的有A、B、EC>EB>EAC、UAB<UBCD、UAB=UBC解析:沿着电场线的方向电势降低,所以,选项A正确;电场线密的地,方电场强度大,所以EC>EB>EA,选项B正确;沿着电场线的方向电势降低在相同的情况下,场强大的区间电势差也大,所以UAB<UBC,选项C正确。

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