10.2电势差（知识解读）-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019必修第三册）

10.2电势差（知识解读）（原卷版） •知识点1 电势差 •知识点2 静电力做功与电势差的关系 •知识点3 等势面 •作业 巩固训练 知识点1 电势差 1、电势差定义：电场中两点间电势的之差，叫做电势差，也叫电压。单位为伏特，符号为V。 2、电势差表达式：电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则有和，故。 3、对电势差的几点认识 （1）电场中两点间的电势差，由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电量、静电力做功的大小无关，在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差也有确定值。 （2）讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点的电势差，A、B间的电势差记为UAB，B、A间的电势差记为UBA。 （3）电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点间的电势的高低。 （4）电场中两点间的电势差与电势零点的选取无关。 4、电势和电势差的比较 电势φ 电势差U 区 别 定义 在电场中电势能与电量比值。 电场中两点间电势的之差。 公式 φ＝ U＝（） 影响因素 由电场和在电场中位置决定。 由电场内两点位置决定。 相对性/绝对性 具有相对性，与零势能点选取有关。 具有绝对性，与零势能点选取无关。 联 系 数值关系 UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA。 单位 相同，均为V。 标量性 都是标量，但均具有正负。 物理意义 均是描述电场的能的性质的物理量 【典例1-1】如图，空间有一电场，电场中有两个点M和N，下列表述正确的是（    ）    A．该电场是匀强电场 B．M点的电场强度比N点的小 C．M点的电势比N点的高 D．M点与N点间的电势差大小与零电势面的选取有关 【典例1-2】（多选）关于电势下列说法正确的是（　　） A．电场中某点的电势，数值上等于单位正电荷由该点移动到零势能点时，电场力所做的功 B．电场中某点的电势与零电势的选取有关，但两点间的电势之差与零电势点的选取无关 C．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低 D．电势是描述电场能的性质的物理量 【典例1-3】在电场中把一个电荷量为的电荷从无限远处移到A点，克服电场力做功，再将该电荷从A点移到B点，该电荷的电势能减小了，选无限远处电势为零，求： （1）q在A点的电势能； （2）B点的电势。 【变式1-1】下列说法中错误的是（　　） A．沿电场线的方向，电势逐渐降低 B．A、B两点间的电势差与零电势点的选取有关 C．电势差是一个标量，但有正值和负值之分 D．电场中某点的电势和放入该点的电荷的电性、电荷量无关 【变式1-2】（多选）如图所示，在正四面体中，是底面边的中点，若在两点分别固定一个带正电、电荷量都为的点电荷。则下列说法中正确的是（　　）    A．点的电场强度与点的电场强度相同 B．两点的电势差为零 C．将带负电的试探电荷从点沿着移动到点，电荷的电势能先减少后增加 D．将带正电的试探电荷从点沿着移动到点，电荷的电势能逐渐增加 【变式1-3】如图所示，P、Q两金属板间的电势差为50V，板间存在匀强电场，方向水平向右，板间的距离d=10cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板4cm，求： （1）A点的电势； （2）用一个绝缘物体将Q板向右平移10cm，此时把一个电子从A移到Q板电场力做多少功？ 知识点2 静电力做功与电势差的关系 1、关系：WAB=qUAB或UAB＝。 2、关系的推导过程：WAB=EPA-EPB=qφA-qφB=q（φA-φB）-qUAB：，所以有WAB=qUAB或UAB＝，即电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷电荷量q的比值。 3、物理意义：电势差是表征电场能的性质的物理量，在数值上A、B两点间的电势差等于单位正电荷由A点移动到B点时电场力做的功。 4、对静电力做功与电势差的关系的理解 （1）公式UAB＝是电势差的定义式，不能认为UAB与WAB成正比、与q成反比，只是利用WAB与q的比值来计算UAB。 （2）由UAB＝可以得出UAB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做功WAB。若单位正电荷做正功，则UAB为正值；若单位正电荷做负功，则UAB为负值。 （3）公式UAB＝适用于任何电场，WAB仅是电场力的功，不包括其他力所做的功。 （4）公式UAB＝中各量均有正负，计算中W与U的角标要对应，即WAB＝qUAB，WBA＝qUBA。 （5）静电力做功由电荷量及两点间电势差决定，与路径无关。 （6）公式WAB =qUAB与公式W = qELcosθ具有的优势是不必考虑静电力的大小和电荷的移动路径。特别是当静电力为变力时，静电力做功不能用W = qELcosθ来计算，只能用WAB =qUAB来计算。 （7）两种计算