第一章 第五节 电势差及其与电场强度的关系-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步全程学习全书word（粤教版）

第五节　电势差及其与电场强度的关系 [课标引领] 学业质量水平要求 合格性考试 1.理解电势差的概念,知道电势差与电势零点的选取无关。 2.掌握电势差的表达式UAB=A-B及UAB=。 3.理解匀强电场中电势差与电场强度的关系U=Ed或E=,了解其适用条件 选择性考试 1.会应用公式UAB=A-B及UAB=进行计算,并在应用中培养逻辑推理能力。 2.能利用关系式U=Ed定性分析非匀强电场的相关问题 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 一、电势差 1.定义:电场中两点间电势的差值叫作电势差,也叫电压,用符号 U表示。 2.公式:设电场中点A的电势为A,点B的电势为B,则A、B两点之间的电势差为UAB=A-B。B、A两点之间的电势差为UBA=B-A。 3.电势差的正负:电势差是标量,但有正负。电势差的正负表示两点电势的高低。 4.电势差的单位:在国际单位制中,电势差与电势的单位相同,均为伏特,符号是V。 5.电场力做功与电势差的关系 (1)公式:WAB=qUAB,UAB=。 (2)物理意义:电场中A、B两点间的电势差UAB等于把单位电荷从点A移到点B时电场力所做的功。电势差由电场自身决定,与试探电荷q及电场力做的功WAB无关。 (3)适用范围:任意电场。 二、电势差与电场强度的关系 如图是等高线的图示,所标数值是地面某个点高出海平面的垂直距离,也就是海拔,也称为绝对高度。而地面上某一点高出另一点的垂直距离称为相对高度。 (1)选择不同的测量起点时,同一位置的高度和两个地方的高度差会有怎样的变化? (2)同样的,在电场中选择不同的电势零点时,同一位置的电势和两个位置的电势差又会有怎样的变化? 答案:(1)同一位置的高度不一样,但高度差不变。 (2)同一位置的电势不同,但电势差不变。 1.关系:在匀强电场中任意两点之间的电势差等于场强与这两点沿电场方向的距离的乘积。 2.关系式:U=Ed。 3.适用条件:匀强电场,d是沿电场方向两点间的距离。 4.从电势差的角度理解电场强度 (1)表达式:E=。 (2)物理意义:在匀强电场中,场强在数值上等于沿电场方向距离为每单位长度的两点间的电势差。 (3)电场强度的另一个单位:伏每米,符号V/m,1 N/C=1 V/m。 1.判断 (1)WAB>0说明电荷从A点移到B点的过程中电场力做正功。(　√　) (2)公式UAB=,说明WAB越大,UAB越大,UAB与WAB成正比。(　×　) (3)电荷由高等势面移到低等势面,电场力做正功。(　×　) 2.观察图片,回答图中问题并思考:电势零点改变时,各点间的电势差是否改变? 答案:A点电势为4 V,B点电势为2 V。比较可得,电势零点改变时,各点间的电势差不变。 3.安全用电常识中,有一个涉及“跨步电压”现象的问题。你知道什么是“跨步电压”吗?如果遇到地面有漏电,应该如何避免“跨步电压”? 答案:地下电缆漏电、高压电线断裂后触地等情况,都会在地面上形成以漏电处为圆心的辐射状电场,沿电场方向任意两点之间就会有电势差。若有人处在其中,在人沿远离漏电处跨步逃离的情况下,两脚间就有一电压,即跨步电压,人就会触电。人若不动就不会触电,若要逃离的话,就要采用袋鼠式走动的方式,即用跳跃的方式逃离,就可以避免“跨步电压”。 探究点一　电场力做功与电势差 在如图所示的电场中有A、B两点,电势分别为 A、B。 (1)A、B两点的电势差UAB是多少?若把某电荷q从A移到B,电荷的电势能变化了多少? (2)根据电场力做功与电势能变化的关系,求电场力对该电荷做的功。 答案:(1)UAB=A-B;电势能的变化量为ΔEp=EpB-EpA=q(B-A)。 (2)WAB=EpA-EpB=qA-qB=q(A-B)。 1.电场力做功的四种求法 四种 求法 表达式 注意问题 功的 定义 W=Fd=qEd 适用于匀强电场,d表示沿电场线方向的距离 功能 关系 WAB=EpA-EpB=-ΔEp 既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场;既适用于只受电场力的情况,也适用于受多种力的情况 电势 差法 WAB=qUAB 动能 定理 W电场力+W其他力=ΔEk 2.应用公式WAB=qUAB时的两点注意 (1)WAB、UAB、q均可正可负。 (2)应用公式WAB=qUAB求解时,可以将各量的正负号及数值一并代入进行计算。也可以将各物理量都取绝对值,先计算大小,再根据电荷的移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定电场力做功的正负。 [例1] 有一带电荷量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点时,电场力做功9×10-4 J。求: (1)A与B、B与C、C与A间电势差各为多少? (2)如果B点电势为