2019-2020学年高中物理 第一章 静电场 第5节 电势差课件 新人教版选修3-1

第5节电势差自主学习课堂探究课堂达标自主学习学习目标1.知道电势差就是电压,理解电势差的概念。2.知道电势差与静电力做功的关系式,并会用这个公式来进行计算。3.理解电势差正、负值的意义。教材提炼一、电势差1.定义:电场中两点间的差值。2.公式:UAB=_______________。3.单位:与电势单位相同,国际单位是,符号为V。4.电势差的正负:UAB为正值:A点电势比B点电势;UAB为负值:A点电势比B点电势。二、静电力做功与电势差的关系1.推导:电势伏特A-B高低,ABPAPBWEE⇒WAB=⇒UAB=ABWqqUABPAPBEEAqBq2.结论:静电力做功与路径无关,只与初、末位置的电势差有关。3.电场中两点间的电势差与电势零点的选取(填“有关”或“无关”)。无关自我反馈1.对电势差UAB和电势A,B的理解,下列说法正确的是()A.UAB表示B点相对A点的电势差,即UAB=B-AB.UAB和UBA是相同的C.A,B都可能有正负,所以电势是矢量D.零电势点的规定虽然是任意的,但人们常常规定大地或无穷远处为零电势点D解析:UAB=A-B,选项A错误;UAB=-UBA,选项B错误;电势有正负,但正负并不表示方向,电势是标量,选项C错误;习惯上人们常常规定大地或无限远处为零电势点,选项D正确。C解析:由UAB=75V,得A-B=75V,A=B+75V;由UBC=-200V得B-C=-200V,C=B+200V,所以CAB,故选项C正确。2.在电场中A,B两点间的电势差UAB=75V,B,C两点间的电势差UBC=-200V,则A,B,C三点的电势高低关系为()A.ABCB.ACBC.CABD.CBA3.一个带正电的质点,电荷量q=2.0×10-9C,在静电场中由a点移到b点,在这一过程中,除静电力做功外,其他力做功为6.0×10-5J,质点的动能增加了8.0×10-5J,则a,b两点间的电势差Uab为()A.3.0×104VB.1.0×104VC.4.0×104VD.7.0×104VB解析:根据动能定理得qUab+6.0×10-5J=8.0×10-5J,则Uab=1.0×104V,选项B正确。课堂探究要点突破要点一对电势和电势差的理解答案:(1)600V【例1】(2018·浙江金华云福高级中学阶段性考试)电场中A,B两点的电势是A=800V,B=200V。把电q=1.5×10-8C由A移动到B点,求:(1)A,B两点间的电势差UAB多大?解析:(1)A,B两点间的电势差UAB=A-B=800V-200V=600V(2)电势能是增加还是减少?变化了多少?(3)静电力做了多少功?(3)由能量的转化与守恒可知,电势能的变化量等于静电力做功的大小,所以做功为9×10-6J。答案:(2)减少9×10-6J(3)9×10-6J解析:(2)电荷由A移动到B点过程中,静电力做功为WAB=q(A-B)代入数据解得WAB=9×10-6J电荷带正电,由高电势移动到低电势,静电力做正功,电势能减少。规律方法(2)电势差的正、负值与矢量中的正、负意义不同,后者确定的是某量与正方向的关系,而前者指两点间电势的高低关系。电势差问题的注意要点(1)确定两点间电势差必须明确所指的是哪两点的电势差。例如:UAB=A-B,UBA=B-A,UAB与UBA不同。针对训练1:一电子飞经电场中A,B两点,电子在A点的电势能为4.8×10-17J,电子经过B点时电势能为3.2×10-17J,电子在A点的动能为3.2×10-17J,如果电子只受静电力作用,则()A.电子在B点时动能为4.8×10-17VB.由A到B静电力做功为1000eVC.电子在B点时动能为1.6×10-17JD.A,B两点间电势差为100VA解析:电子由A点到B点电势能减少1.6×10-17J,即静电力做正功WAB=1.6×10-17J=100eV,由动能定理得EkB=WAB+EkA=4.8×10-17J,即选项A正确,B,C错误;由公式UAB=ABWq得UAB=17191.6101.610V=-100V,故选项D错误。要点二【例2】如图为某静电场等势面的分布,电荷量为1.6×10-9C的正点电荷从A经B,C到达D点,从A至D,静电力对电荷做的功为()A.4.8×10-8JB.-4.8×10-8JC.8.0×10-8JD.-8.0×10-8JB对公式UAB=ABWq的理解及应用解析:静电力做功只与初、末位置间电势差有关,与路径无关,所以从A到D或从A经B,C到达D点,静电力做功为W=qUAD=1.6×10-9×(-40+10)J=-4.8×10-8J,选项B正确。规律方法关系式WAB=qUAB的应用方法(1)关系式WAB=qUAB适用于任何电场,UAB为电场中A,B两点间的电势差,WAB仅是静电力做的功,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。(2)应用WAB=qUAB求解时,可将各量的正负号及数值一并代入计算。也可以将各量都取绝对值,先计算大小,再根据电荷的移动方向及所受静电力方向的具体情况来确定静电力做功的正负。A.静电力对电子做功20eV,电子的电势能减少了20eVB.电子克服静电力做功20eV,电子的电势能增加了20eVC.静电力对电子做功20eV,电子的电势能增加了20eVD.电子克服静电力做功20eV,电子的电势能减少了20eVA针对训练2:电场中有A,B两点,A点的电势A=30V,B点的电势B=10V,一个电子由B点运动到A点的过程中,下列几种说法中正确的是()解析:UBA=B-A=-20V,根据WBA=qUBA得电子从B到A静电力做正功20eV,电势能减少20eV,选项A正确。教材探究教材P21例题第(1)问中,还有其他方法判断A,B,C点电势高低吗?答案:正电荷从A点到B点,无论电场分布情况如何,由于静电力做正功,可以认为正电荷受静电力方向和位移方向大致相同,即场强方向与位移方向大致相同,由于顺着电场线方向电势逐渐降低,所以AB,同样方法可判断CB。但从B点到C点克服静电力做功比从A点到B点静电力做功多,所以CA。故CAB。课堂达标1.如图所示,在处于O点的点电荷+Q形成的电场中,试探电荷+q由A点移到B点静电力做功为W1。以OA为半径画弧交OB于C,再把试探电荷由A点移到C点静电力做功为W2;由C点移到B点静电力做功为W3,则三次静电力做功的大小关系为()A.W1=W2=W30B.W1W2=W30C.W1=W3W2=0D.W3W1=W2=0C解析:点电荷形成电场的等势面是以该电荷为中心的球面,由题意知,三点的电势关系为A=CB,所以电势差UAB=UCB0,UAC=0,而W1=qUAB,W2=qUAC,W3=qUCB,所以W1=W3W2=0,选项C正确。A解析:a,b两点电势差Uab=abWq=8eVe=8V,故选项A正确;电子由a点移到b点,克服静电力做功8eV,电子的电势能就增加了8eV,故选项B错误;电势降低的方向不一定是电场强度的方向,则电场强度的方向不一定由a指向b,故选项C错误;a,b两点间的电势差与零电势点的选取无关,故选项D错误。2.在静电场中,将一个电子由a点移到b点,克服静电力做功8eV,下列说法正确的是()A.a,b两点电势差Uab=8VB.电子的电势能减少了8eVC.电场强度的方向一定由a指向bD.因零电势点未确定,故a,b两点间的电势差无法确定3.已知将电荷量为2.0×10-7C的正点电荷从电场中的M点移到N点时,静电力做功5.0×10-5J,将此点电荷从N点移到无穷远处时,静电力做功为1.5×10-5J,则M点的电势为多大?N点的电势为多大?解析:UMN=MNWq=575.0102.010V=250V,N=Wq=575.0102.010V=75V,M-N=250V得M=325V。答案:325V75V