内容正文:
人教版·选修3-1
第5节 电势差
第一章 静电场
1.理解电势差的概念,知道电势差与电势零点的选择无关。2.掌握两点间电势差的表达式,知道两点之间电势差的正负与这两点的电势高低之间的对应关系。3.知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系,会应用静电力做功的公式进行有关计算。
01课前自主学习
一、电势差
1.定义:电场中两点间 的差值,也叫电压。
2.表达式:若A点电势为φA,B点电势为φB。则UAB=
;UBA= 。
3.单位:在国际单位制中,单位是 ,符号
。
电势
φA-φB
φB-φA
伏特
V
二、静电力做功与电势差
1.关系:WAB= 或UAB=eq \f(WAB,q)。
2.证明:WAB= =qφA-qφB=
得WAB=qUAB。
qUAB
EpA-EpB
q(φA-φB)
(1)电势差有正负,是矢量。( )
(2)电场中两点间电势差是恒定的,与零电势点选取无关。( )
(3)若UAB>0,说明从A到B电势降低。( )
(4)将电荷由A点移到B点,电场力做正功,则电势差为正值。( )
×
√
√
×
(5)把1 C的正电荷从A点移到B点,静电力做功1 J,这两点间的电势差为1 V。( )
(6)若电荷由A点移到B点过程中,有静电力以外的力做功,不影响电势的变化。( )
√
√
02 课堂合作探究
考点 电势差与电势
1.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。
2.电势差与电势的对比
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,克服静电力做功6×10-4 J,从B点移到C点时,静电力做功9×10-4 J。求:
(1)AB、BC、CA间电势差各为多少?
(2)如果B点电势为零,则A、C两点的电势各为多少?电荷在A、C两点的电势能各为多少?
(1)如何分析电势差?
(2)如何确定电势能?
提示:可根据UAB=eq \f(WAB,q)分析电势差。
提示:可由φ=eq \f(Ep,q),Ep=qφ确定电势能。
[规范解答] (1)根据U=eq \f(W,q),
则UAB=eq \f(-6×10-4,-3×10-6) V=200 V,即φA-φB=200 V。
UBC=eq \f(9×10-4,-3×10-6) V=-300 V,即φB-φC=-300 V,UCA=φC-φA=100 V。
(2)若φB=0,则φA=200 V,φC=300 V,EpA=φAq=200×(-3×10-6) J=-6×10-4 J。
EpC=φCq=300×(-3×10-6) J=-9×10-4 J。
[完美答案] (1)200 V -300 V 100 V
(2)200 V 300 V -6×10-4 J -9×10-4 J
在应用φ=eq \f(Ep,q)及UAB=\f(WAB,q)时,必须将各物理量的正负号代入。
eq \a\vs4\al([变式训练1]) 如图所示,a、b、c为同一直线上的三点,其中c为ab的中点,已知a、b两点的电势分别为φa=1 V,φb=9 V,则下列说法正确的是( )
A.该电场在c点的电势一定为5 V
B.a点处的场强Ea一定小于b点处的场强Eb
C.正电荷从a点运动到b点过程中电势能一定增大
D.正电荷只受电场力作用,从a点运动到b点过程中动能一定增大
解析 若该电场是匀强电场,则在c点处的电势为φc=eq \f(φa+φb,2)=5 V,若该电场不是匀强电场,则在c点处的电势φc不一定为5 V,故A错误;无法判断电场线的疏密,就无法判断两点场强的大小,所以a点处的场强Ea可能小于b点处的场强Eb,也可能大于,也可能等于,故B错误;根据正电荷在电势高处电势能大,可知正电荷从a点运动到b点过程中电势能一定增大,只受电场力作用,则由能量守恒得知,其动能一定减小,所以C正确,D错误。
考点 对WAB=qUAB的理解
应用公式WAB=qUAB时的两点注意
(1)WAB、UAB、q均可正可负,WAB为负值表示从A点移动到B点时静电力对电荷做负功,UAB为负值表示φA<φB,q为负值表示试探电荷为负电荷。
(2)应