第2章 第3节 电势差-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第3节　电势差 [学习目标]　1.理解电势差的概念，了解电势差与电场力做功的关系，会用公式W＝qUAB进行计算。(物理观念)2.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系，会用关系式E＝进行计算。(科学思维)3.了解示波管的工作原理及其应用。(科学态度与责任) 一、电势差与电场力做功 1．电势差 (1)定义：电场中两点电势的差值，用符号U表示。 (2)定义式：UAB＝φA－φB。 (3)单位：与电势单位相同，国际单位是伏特，符号为V。 (4)标矢性：电势差是标量，但有正负之分。UAB＞0，表示A点电势比B点电势高。 2．电场力做功 (1)公式：WAB＝EpA－EpB＝qUAB。 (2)电子伏特：1 eV＝1.60×10－19 J，表示在电势差为1 V的两点之间电子自由移动时电场力所做的功。 二、电场强度与电势差的关系 1．关系式：E＝。 2．适用条件 (1)匀强电场。 (2)d是沿电场方向两点间的距离。 3．物理意义：电场强度等于沿电场方向单位距离上的电势差。 三、示波器的工作原理 1．示波器的核心部件是示波管。 2．示波管的结构和工作原理：构造如图所示。阴极射线管示波器主要由电子枪、偏转电极、荧光屏组成，示波管内抽成真空。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电势差的正、负代表了电势差的大小。 (×) [提示]　电势差的正、负表示两点间电势的高低。 (2)UAB＝－6 V，表示A点电势比B点高6 V。 (×) [提示]　UAB＝φA－φB，故UAB＝－6 V表示A点电势比B点低6 V。 (3)把正电荷从A点移到B点，电场力做正功，则有UAB＞0。 (√) (4)公式UAB＝说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比。 (×) [提示]　电场两点间的电势差与WAB和q无关。 (5)由E＝可知，E与U成正比，与d成反比。 (×) [提示]　E与U和d无关。 2．下列关于电势差的说法中正确的是 (　　) A．两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，静电力所做的功 B．1 C电荷从电场中一点移动到另一点，如果静电力做了1 J的功，这两点间的电势差就是1 V C．在两点间移动电荷时，静电力做功的多少与这两点间的电势差无关 D．两点间的电势差的大小与放入这两点的电荷的电荷量成反比 B　[两点间的电势差等于将单位正电荷从电场中一点移到另一点静电力做的功的大小，故A错，B对；由W＝qU知，q一定时，W与U成正比，故C错；两点间电势差的大小与放入其中的电荷的电荷量无关，只与它所处的电场有关，故D错。] 3．对公式E＝的理解，下列说法正确的是(　　) A．此公式适用于计算任何电场中a、b两点间的电势差 B.a点和b点间距离越大，则这两点的电势差越大 C．公式中d是指a点和b点之间的距离 D．公式中的d是匀强电场中a、b两个等势面间的垂直距离 D　[公式E＝仅适用于匀强电场，且d为a、b两点距离沿电场线方向的投影，故选D。] 电势差与电场力做功的关系 1.电势与电势差的比较 电势φ 电势差UAB＝φA－φB 区别 (1)电场中某点的电势与零电势点的选取有关(一般取无穷远处或地球的电势为零电势) (2)电势由电场本身的性质决定 (3)相对量 (1)电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关 (2)电势差由电场和这两点间的位置决定 (3)绝对量 联系 (1)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差 (2)电势与电势差的单位相同，皆为伏特(V) 2.对公式WAB＝qUAB或UAB＝的理解 (1)UAB＝可以看成电势差的定义式，是按比值法定义的物理量。电势差UAB由电场本身决定，与q、WAB无关。 (2)在一般的计算中，各物理量都要带符号，即WAB、UAB、q均可正可负，其中WAB取正号表示从A点移动到B点时静电力做正功，WAB取负号表示从A点移动到B点时静电力做负功，做负功时也可以说成电荷克服电场力做了功。 (3)注意：用公式WAB＝qUAB或UAB＝计算时W与U的角标要对应。 【例1】　把带电荷量2×10－8 C的正点电荷从无限远处移到电场中A点，需克服电场力做功8×10－6 J，若把该电荷从无限远处移到电场中B点，需克服电场力做功2×10－6 J，取无限远处电势为零。求： (1)A点的电势； (2)A、B两点间的电势差。 [解析]　(1)正点电荷从无限远处移到电场中A点，要克服电场力做功8×10－6 J，所以EpA＝8×10－6 J。 φA＝＝ V＝400 V。 (2)EpB＝2×10－6 J， φB＝＝ V＝100 V。 由电势差定义：UAB＝φA－φB＝300 V。 [答案]　(1)400 V　(2)300 V 上例中，若把2×10－5 C的负电荷由A点