物理人教版2019必修第三册10.2电势差（共22张ppt）

(共22张PPT)
10.2电势差
第十章
静电场中的能量
如果我们要从6楼走到8楼，影响我们做功多少的因素是这两层楼的高度差而不是楼的高度。
某个电荷在确定的电场中由A点移动到B点，影响静电力做功多少的因素可能是A点或B点的电势值呢？还是A、B两点之间电势的差值呢？
一、电势差
1、定义：我们将电场中两点电势之间的差值叫做电势差。
UAB= A－ B
UAB=－UBA
单位：伏特 V
⑴电势差也叫电压
用电压表测量电源两端的电压，实际上就是测量电源两端的电势差。
⑵定义式：
①不是电势变化量
UBA= B－ A
②
⑶电势差是标量。它的正负表示两点电势的高低。
UAB＞0
A＞ B
UAB＜0
A＜ B
回顾上节课的内容
一、电势差
⑷电势差与零电势点的选取无关
UAB=φA－ φB = 300V-120V=180V
UAB= φA－ φB = 180V-0V=180V
一、电势差
2、电势差的另一种表述
如图所示，电荷q从电场中A点移到B点，电场力做功为WAB,求AB之间电势差为UAB。
电场中A、B两点的电势差UAB等于电场力所做功WAB与试探电荷所带电荷量q的比值。
　　概念 比较内容　　　 电势φ 电势差U
区 别 定义
决定因素
相对性
联系 数值关系 单位 标矢性 物理意义 电场力做功与电荷量比值U＝
一、电势差
电势和电势差的区别和联系
电势能与电荷量比值φ＝
电场和在电场中的位置决定
由电场和场内两点位置决定
与零电势点的选取有关
与零电势点的选取无关
UAB＝φA－φB；当φB＝0时，UAB＝φA
相同，均是伏特(V)，常用单位还有kV、mV等
都是标量，但均具有正负
均是描述电场的能的性质的物理量
【例题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.电势差是一个矢量，有正值和负值之分
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，不随零电势点的不同而改变，所以UAB＝UBA
解析：
C
电势与零电势点的选取有关，电势差与零电势点的选取无关，故A错误；电势差为标量，故B项错误；静电力做功及电势差只与初末位置有关，与路径无关，故C项正确；UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，所以UAB＝－UBA，故D错误．
在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为－4.0×10-7J。
⑴A、B、C三点中哪点电势最高 哪点电势最低
⑵A、B间，B、C间和A、C间的电势差各是多大？
⑴正电荷从A点移动到B点，静电力做正功，所以A点电势比B点电势高。电荷从B点移动到C点，静电力做负功，所以C点电势比B点电势高。但C、B之间电势差的绝对值比A、B之间电势差的绝对值大，所以C点电势最高，A点电势次之，B点电势最低。
解析：
⑵
+）=
在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9C的点电荷从A点移动到B点，静电力做的功为1.6×10-7J。再把这个电荷从B点移动到C点，静电力做的功为－4.0×10-7J。
⑶把－ 1.5×10-9C电荷从A移到C点，电场力做多少功？
⑷根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A、B、C三点可能的位置。
解析：
（3）WAC ＝ q′ UAC ＝（－ 1.5×10-9 ）×（－ 120） J ＝ 1.8×10-7J
UAC＞ UAB
>0
<0
A＞ B
A＜ C
C＞ A＞ B
⑷
【例题2】空间有平行于纸面的匀强电场，一电荷量为－q的质点(重力不计)，在恒定拉力F的作用下沿虚线由M匀速运动到N，如图所示，已知力F和MN间的夹角为θ，MN间的距离为d，则(　　)
A.MN两点的电势差为
B.匀强电场的电场强度大小为
C.带电质点由M运动到N的过程中，电势能减少了Fdcos θ
D.若要使带电质点由N向M匀速直线运动，则F必须反向
解析：
A
由于带电质点做匀速直线运动，故静电力与拉力F大小相等，方向相反，故场强大小E＝，带电质点由M到N，静电力做功WMN＝－Fdcos θ，故电势差UMN＝＝，而电势能是增加的，选项A正确，B、C错误；若要使带电质点由N向M做匀速直线运动，F和静电力仍平衡，选项D错误．
二、等势面
在地图中，常用等高线来表示地势的高低
等差等高线
在电场的图示中常用等势面来表示电势的高低
1、定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫等势面（或等势线）
2、等势面特点
(1) 在同一等势面上移动电荷时，静电力不做功。
正点电荷等势面分布
二、等势面
(2)电场线跟等势面垂直。
反证法:假如电场线与等势面不垂直,电场强度就有一个沿着等势面的分量,在等势面上移动电荷时静电力就要做功,电荷的电势能就要发生变化,这与这个面是等势面相矛盾.在同一等势面上稳动电荷时,静电力不做功.
（3）两个等势面一定不相交。
3、等差等势面：电场中相邻等势面之间的电势差相同的一系列等势面
（1）相邻等差等势面间的电势差相同:
U=φ2-φ1=φ3-φ2=φ4-φ3
（2）电荷在相邻等差等势面间的电势能变化相同：
ΔEP=EP2-EP1=EP3-EP2
等差等势面特点：
二、等势面
等势面
等高线
匀强电场
正点电荷
4、几种常见的等差等势面
二、等势面
等量异种点电荷
等量同种点电荷（正电荷）
两簇对称曲面
两簇对称曲面
4、几种常见的等差等势面
等势面
等高线
二、等势面
物理观念——能量观念
UAB= A－ B
电 势
电势差
静电力的功
电势能
科学思维——类比思想
电 场
重力场
高度差与高度零点选取无关
电势差与电势零点选取无关
【例题3】如图所示为枕形导体周围等势面和电场线的示意图(带有箭头为电场线)，已知两个相邻等势面间的电势之差相等，则(　　)
A.a点和d点的电场强度相同
B.将负电荷从c点移到d点，电场力做负功
C.a点的电势低于b点的电势
D.将正电荷从c点沿虚线移到e点，电势能先减小后增大
解析：
C
a点和d点的电场强度大小相等，方向不同，选项A错误；根据电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，可判断选项C正确；c点和d点在同一等势面上，将负电荷从c点移到d点，静电力不做功，选项B错误；将正电荷从c点沿虚线移到e点，静电力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，选项D错误．
【例题4】在两个等量同种点电荷的连线上，有与连线中点O等距的两点a、b，如图所示，则下列判断错误的是(　　)
A.a、b两点的电势相同
B.a、b两点的电场强度相同
C.a、O两点间与b、O两点间的电势差相同
D.同一电荷放在a、b两点的电势能相同
解析：
B
将电荷从O移到a或b电场力做功相等，则a、O两点间与b、O两点间的电势差相同，所以a、b两点的电势相等，故A、C正确；根据点电荷的场强叠加，知a、b两点的电场强度大小相等，方向相反，所以电场强度不同，故B错误；a、b两点的电势相等，根据Ep＝qφ，同一电荷在a、b两点的电势能相同，故D正确。
1、下列说法正确的是( )
A.电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫作电压
B.电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关
C.UAB表示B点与A点之间的电势差，即UAB＝φB－φA
D.A、B两点间的电势差是恒定的，不随零电势点的改变而改变，所以UAB＝UBA
电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫作电压，A正确；电势差的大小与零电势点的选取无关，B错误；电势差可以反映出两点电势的高低，UAB＝φA－φB＝－UBA，而电压只是电势差的大小，C、D错误。
A
2、关于等势面的说法，正确的是(　　)
A.电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以电场力不做功
B.同一个等势面上各点的电场强度大小相等
C.两个电势不相等的等势面可能相交
D.若相邻两等势面间的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小
等势面由电势相等的点组成，电场线垂直于等势面，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但仍受电场力的作用，A错误。等势面上各点电场强度大小不一定相等，等势面不可能相交，B、C错误。等差等势面的疏密程度能反映电场强度的大小，D正确。
D
3、在某电场中，A、B两点间的电势差UAB＝60 V，B、C两点间的电势差UBC＝－50 V，则A、B、C三点电势高低关系是( )
A．φA>φB>φC B．φA<φC<φB
C．φA>φC>φB D．φC>φB>φA
因为UAB＝φA－φB＝60 V>0，所以φA>φB，又UBC＝φB－φC＝－50 V<0，所以φB<φC，又UAC＝UAB＋UBC＝60 V＋(－50 V)＝10 V>0，所以φA>φC，故φA>φC>φB。C正确。
C
4、如图所示，图中的虚线表示某电场的等势面，有两个带电粒子(重力不计)以不同的速率，沿不同的方向从A点飞入电场后，沿不同的轨迹1和2运动，由轨迹可以判断(　　)
A.两粒子的电性一定相同
B.粒子1的动能先减小后增大
C.粒子2的电势能先增大后减小
D.经过B、C两点时两粒子的速率可能相等
由轨迹1、2可知粒子1受场源电荷的斥力，而粒子2受场源电荷的引力，故两粒子电性不同，A错误；电场力对粒子1先做负功后做正功，故粒子1的动能先减小后增大，B正确；对粒子2，电场力对其先做正功后做负功，其电势能先减小后增大，C错误；A、B、C在同一等势面上，故两粒子在B、C两点时的动能与在A点时的动能相等，即两粒子在B、C两点的速率和在A点的速率相等，D错误。
B