10.2 电势差 导学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word版含答案）

10.2电势差
【学习目标】
1．知道电势差的概念，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计算。
【学习重难点】
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计算。
【学习过程】
一、新课学习
1．电势差：（又叫电压）
（1）定义：
电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与电荷量q的比值，叫A、B两点之间的电势差UAB。
即：UAB= 或UBA= ，显然UAB=-UBA
（2）定义式：
（3）电势和电势差单位都是 ，符号 ，都有正负值，但都是 量。
a.电势的正负表示该点比电势零点的电势高或低；
b.电势差的正负表示电场中两点电势的高低。
（4）物理意义：
电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功。
2．静电力做功与电势差的关系
（1）推导：电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中，电场力做的功WAB与两点间电势差UAB关系：
（2）关系式： 或
【思考】UAB由什么决定？由WAB、q决定吗？
所以电势差反映了
3．应用计算时，相关物理量用正、负值代入，其结果：
，电场力做 功；，电场力做 功（也可以说成 ）
，表示 ；，表示 （比较和的高低）
4．电势与电势差的比较：
（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，
（2）电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点 ；电势差的大小，与选取的参考点 。
（3）电势和电势差都是 量，单位都是伏特，都有正负值：
电势的正负表示该点比参考点的电势 ；
电势差的正负表示两点的电势的 。
4．等势面
定义：电场中电势 的各点构成的 叫做等势面。
教师引导：
（1）观察等势面与电场线的疏密情况有什么特点？说明什么问题？
（2）观察等势面与电场线的的方向有什么特点？
（3）思考：在等势面上移动电荷，静电力做功有什么特点？
总结等势面的特点：
（1）等势面越 的位置，电场强度越大。
（2）等势面与电场线 ，并且由电势 的等势面指向电势 的等势面。
（3）在等势面上移动电荷静电力 。
展示几种常见电场的等势面
三、训练测试
1．下列物理量中，都是矢量的一组是（ ）
A．路程、位移 B．速度、加速度 C．功、功率 D．电场强度、电势差
2．以下各物理量中，属于矢量的是（　　）
A．电场强度 B．速率 C．电势差 D．路程
3．如图，在一块面积很大的接地金属平板的上方固定一个带负电的小球，虚线是金属平板上方电场的等势面（相邻等势面间的电势差都相等），实线是某一带电粒子先后经过M和N处的运动轨迹。若该带电粒子在M和N处受到的电场力大小分别为和，相应的电势能分别为和，则（　　）
A．该粒子可能带负电
B．，
C．该粒子从M运动到N的过程中，电场力对它做负功
D．由于静电感应，在金属平板的上表面带负电荷
4．某种气体—电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成，其上存在等间距小孔，其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．点所在的线是电场线
B．点的电场强度比点大
C．、两点间的电势差的值比、两点间的小
D．将电荷沿图中的线从移动时电场力做功不为零
5．如图所示，在电场强度的匀强电场中有三点、和，，，，且边平行于电场线，把一电荷量的正电荷从移动到点，再从点移动到点，静电力做功为（　　）
A． B． C． D．
6．人类研究电现象的历史与力学研究同样丰富多彩，但电的世界比机械运动的世界更加错综复杂，下列关于电场的说法中正确的是（　　）
A．电场力一定对正电荷做正功
B．电场越强的地方，电势越高
C．电场线是实际存在的线，反映电场强度的大小和方向
D．静电场的电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面
7．如图（a）所示为某大楼楼顶上安装的避雷针，避雷针是利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施。避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图（b）所示，下列说法正确的是（　　）
A．同一带负电的雨滴在M点的电势能大于在N点的电势能
B．同一带负电的雨滴从M到N过程中电场力做负功
C．N点周围的等势面比M点周围的等势面稀疏
D．N点的电势低于M点的电势
8．避雷针是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端形成局部电场集中的空间。图示为某次避雷针周围的等势面分布情况，电场中有M、N、P三点。下列说法正确的是（　　）
A．P点的电势比N点的高
B．P点的场强比N点的大
C．M、N两点的场强相同
D．电子在P点的电势能大于其在M点的电势能
9．下列说法正确的是（　　）
A．电场线相互平行直线的电场一定是匀强电场
B．在电场中将电荷由a移到b，如果电场力做功为零，则a、b两点电势大小必定相等
C．电势降低的方向一定是电场强度的方向
D．只在电场力作用下，电荷沿电场线运动，这样的电场只能是匀强电场
10．有一带电荷量的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功，从B点移到C点时静电力做功。则UAB=___________V，UBC=___________V。若以B点为电势零点，则A点的电势φA为___________V，该点电荷在A点的电势能Ep为___________J。
11．在电场中把电荷量为的正电荷从A点移到点，电场力做了的正功，再从点移到点，电场力又做了的负功。则A、C两点电势差_______；若选点为参考点，则A点的电势_______。
12．如图所示，各条虚线表示等量异种电荷电场中的等势面。各等势面的电势已在图中标出，那么其中电势最高的等势面为__________（填字母，下同），把一个电子置于电场中时，电子在等势面__________处的电势能最大。把电子从等势面移到等势面的过程中，电场对电子所做的功是__________。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B2．A3．B4．D5．C6．D7．A8．D9．B10． 200 -300 200 -6×10-411． －150 5012． a g 16
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