2.3 电势差 — 鲁科版高中物理选修3-1学案

2.3 电势差 学案 学习目标： 1、理解电势差的概念及定义式，并会运用公式进行有关计算； 2、区分电势和电势差两个物理量； 3、培养学生概括、归纳、类比的能力和抽象思维能力。 基础知识： 一、电势差： 1、定义：电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压． 单位： 伏特（V） 2、电势差与静电力做功的关系： 电场力做功： 电差定义式： 对定义式理解：（1） 是比值法来定义电势差，不能说电势差与电场力做功成正比，与电荷量成反比，电势差的大小只由电场本身的初、末位置决定； （2） 适用于任何电场 二、电场强度与电势差的关系 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方向的距离的乘积，即UAB＝Ed. 三、示波器的工作原理 示波管的结构如图，示波管主要由电子枪、偏转电极和荧光屏三部分组成。管内抽成真空，电子枪通电后发射电子，电子在电子枪与正板之间被电场作用加速，然后进入偏转电场。偏转电极一般有相互平行的两组，一组控制水平偏转，一组控制竖直偏转。电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光。 重难点理解： 一、静电力做功与电势差的关系 电荷q在电场中从A点移动到B点，A、B两点间的电势差为UAB，则静电力做功WAB＝qUAB或UAB＝WAB/q. 1．电场中两点间电势差的计算公式：UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA. 2．电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低．UAB＞0，表示A点电势比B点电势高． 二、电势差与电场强度关系的理解 1．公式U＝Ed只适用于匀强电场，其中d为A、B两点沿电场方向的距离． 2．电场中A、B两点的电势差UAB跟电荷移动的路径无关，由电场强度E及A、B两点沿电场方向的距离d决定． 3．公式E＝eq \f(U,d)说明电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势，且场强方向就是电势降低最快的方向． 4．在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降落都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等；在匀强电场中，相互平行且长度相等的线段两端点的电势差相等． 【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．电势差是一个标量，但有正、负之分 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．A、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UAB＝UBA 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错误，B正确；由于UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，故UAB＝－UBA，故D错误；电势差为电场中两点电势之差，与移动电荷的路径无关，故C正确．答案　BC 【例2】如图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R＝0.1 m的圆，P为圆周上的一点，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E＝100 V/m，则O、P两点的电势差可表示为 (　　) A．UOP＝－10sin θ (V) B．UOP＝10sin θ (V) C．UOP＝－10cos θ (V) D．UOP＝10cos θ (V) 解析　由题图可知匀强电场的方向是沿y轴负方向的．沿着电场线的方向电势是降低的，所以P点的电势高于O点的电势，O、P两点的电势差UOP为负值．根据电势差与场强的关系UOP＝－Ed＝－E·Rsin θ＝－10sin θ (V)，所以A正确．答案　A 巩固练习： 1．下列说法正确的是 (　　) A．匀强电场中场强处处相等，所以电势也处处相等 B．电势降低的方向，就是场强的方向 C．场强越大的地方，电场线越密 D．场强越大的地方，等势线越密 2. 如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB＝BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有 (　　) A．φA＞φB＞φC 　　　 B．EC＞EB＞EA C．UAB＜UBC 　　　 D．UAB＝UBC 3．关于电势差和电场力做功的说法中，正确的是 (　　) A．电势差是矢量，电场力做的功是标量 B．在两点间移动电荷，电场力不做功，则两点间的电势差为零 C．在两点间被移动的电荷的电荷量越少，则两点间的电势差越大 D．在两点间移动电荷时，电场力做正功，则两点间的电势差大于零 4．下图中，A、B、C是匀强电场中的三个点，各点电势φA＝10 V、φB＝2 V、φC＝6 V，A、B、C三点在同一平面上，下列各图