人教版高二物理选修3-1第一章静电场第5节电势差课件（共24张PPT）需要WPS打开
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-1第一章静电场第5节电势差课件（共24张PPT）需要WPS打开 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 161.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-27 12:24:43 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
高二物理选修3-1
第一章静电场
第5节电势差
包头市百灵庙中学
史殿斌
一、电势差
1.选择不同的位置作为电势零点，电场中某点电势的数值也会改变，但电场中某两点间的电势的差值却保持不变。因此电势的差值往往比电势更重要。
2.电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。
3.设电场中A点的电势为φA，B
点的电势为φB，则它们之间的电势差可以表示成
UAB=φA-φB也可以表示成UBA=φB-φA
显然UAB=-UBA
4.电势差是标量，但有正值和负值。电势差的正值和负值表示两点间电势的高低。例如：当A点电势比B点电势高时UAB为正值，UBA为负值。
5．电场中各点间的电势差可依次用代数法相加计算，例如：UAD=UAB+UBC+UCD。
6．选择不同位置作为电势零点，电场中某点电势的数值会改变，但电场中某两点间电势差保持不变。
7．电势差与电势的比较
电势φ
电势差U
区别
定义
电势能与电荷量的比值φ＝EP/q
静电力做的功与电荷量的比值U＝W/q
决定因素
由电场和在电场中的位置决定
由电场和场内两点位置决定
相对性
与势能零点选取有关
与势能零点选取无关
联系
数值关系
UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA
标矢性
都是标量，但均有正、负
物理意义
均是描述电场能的性质的物理量
二、电势差公式
1．公式推导
电荷q在电场中从A点移到B点时，静电力做的功等于电荷的电势能减少。即
WAB＝EpA－EpB=qφA-qφB=q(φA-φB)=qUAB
2．电势差的公式：UAB=WAB/q
3．物理意义：在电场中移动单位正电荷电场力所做的功。
例题：在电场中把2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.5×10-7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三点中哪点电势最高？哪点电势最低？
（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多少？
（3）把-1.5×10-9C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？
（4）根据以上所得结果，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】(1)
正电荷从A移动到B，静电力做正功，所以A点电势比B点高。正电荷从B移动到C，静电力做负功，所以C点电势比B点高。但C、B间电势差的绝对值比A、B间电势差的绝对值大，所以C点电势最高，A点次之，B点电势最低。
（2）根据电势差公式可得：
=75V，A点电势比B点电势高75V。
=-200V，C点电势比B点电势高200V。
A、C间的电势差：UAC＝UAB＋UBC＝75+(-200)＝-125V
C点电势比A点电势高125V。
（3）根据静电力做功公式可得：
WAC＝q?UAC＝(-1.5×10-9)×(-125)＝1.875×10-7J
即静电力做正功1.875×10-7J。
（4）电场分布示意图
和A、B、C三点可能的
位置如图所示。
正确理解电势差公式UAB＝WAB/q
（1）UAB＝WAB/q中，将正、负号代入公式中运算。WAB为q从初位置A移动到末位置B静电力做的功，做正功WAB取正值，做负功取负值，q为电荷所带的电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值。
（2）公式UAB＝WAB/q不能认为UAB与WAB成正比、与q成反比，只是可以利用WAB、q来测量或试探A、B两点间的电势差UAB，UAB与WAB和q无关。
（3）由UAB＝WAB/q可以看出，UAB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做的功WAB。若移动单位正电荷做正功，UAB为正值；若移动单位正电荷做负功，则UAB为负值。
（4）公式WAB＝qUAB适用于任何电场，UAB为电场中A、B两点间的电势差，WAB仅是电场力做的功，式中各量均有正负，计算中W与U的角标要对应，即：WAB＝qUAB，WBA＝qUBA。
静电力做功的四种计算方法
（1）功的定义法：
由公式WAB＝Flcosθ计算，此公式只适用于匀强电场，又可变形为WAB＝Eqd，式中E为匀强电场的电场强度，d为电荷初、末位置在电场方向上位移的投影。
（2）电势差法：WAB＝qUAB，求电场力做功时，不必考虑静电力的大小和电荷移动的路径，对于静电力是变力时，也同样适用。
（3）电势能变化法：静电力做功等于电荷电势能的减小。WAB＝EpA－EpB
（4）动能定理法：静电力和其它力对电荷做功的代数和等于电荷动能的增加。
W静电力＋W其他力＝ΔEk
【课堂训练】
1.关于对UAB＝WAB/q和WAB＝qUAB的理解，正确的是（
）
A．电场中A、B两点的电势差和两点间移动电荷的电荷量q成反比
B．在电场中A、B两点移动不同的电荷，电场力做的功WAB与电荷量q成正比
C．UAB与q、WAB无关，与是否移动电荷也没有关系
D．WAB与q、UAB无关，与电荷移动的路径无关
BC
2．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．电势差是一个标量，但有正、负之分
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也无关
D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势面的不同而改变，所以UAB＝UBA
BC
3.如图所示，Q1、Q2为两个固定的点电荷，其中Q1带正电，a、b、c三点在它们连线的延长线上。现有一带电粒子q以某一初速从a点开始运动，粒子最终在b、c之间做往返直线运动。设粒子仅受电场力作用。则（ ）
A.带电粒子q一定带负电
B.带电粒子q在bc中点时速度最大
C.Q2带负电，且Q2电量可能大于Q1
D.从a到b的运动过程中，粒子的电势能可能先减小后增大
AD
4．如图所示，有四个等量异种电荷，放在正方形的四个顶点处。A、B、C、D为正方形四个边的中点，O为正方形的中心。（以无穷远处为电势零点）下列说法中正确的是（
）
A．A、B、C、D四点的电场强度相同，电势也相同
B．A、B、C、D四点的电场强度不同，但电势相同
C．将一带正电的试探电荷从A点沿直线移动到C点，试探电荷具有的电势能先增大后减小
D．位于过O点垂直于纸面的直线上，
各点的电场强度为零，电势也为零
BD
5．如图所示，在O和O?两点放置两个等量正点电荷，在OO?连线上有A、B、C三个点，且OA=BO?=O?C。一正点电荷沿路径Ⅰ从B运动到C，电场力所做的功为W1；沿路径Ⅱ从B运动到C电场力所做的功为W2。把该正点电荷从A沿OO?连线运动到C，电场力所做的功为W3，则下列说法正确的是（ ）
A．W1大于W2
B．W1为正值
C．W1大于W3
D．W1等于W3
BD
6．图中虚线为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为零。一带正电的点电荷只在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV。当这一点电荷运动到某一位置。其电势能变为-8eV时，它的动能为（
）
A．8eV
B．15eV
C．20eV D．34eV
C
7．下列说法中正确的是( )
A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大
B．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能就越大
C．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大
D．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大
BC
8．如图所示，取C点为零电势参考点，把5×10-5C的正电荷从A移至B，又从B移至C点，再从C移至D点，电场力做功分别为WAB=15×10-3J，WBC=5×10-3J，WCD=3×10-3J，试求:
（1）该电荷在A、B、D
三点的电势能各为多少？
（2）电场中A、B、D三点的
电势φA，φB，φD各等于多少？
EpA=2×10-2J，EpB=5×10-3J，EpD=-3×10-3J
φA=400V，φB=100V，φD=-60V
9.在静电场中，一个带电荷量q＝2.0×10-9C的负电荷从A点移动到B点，在这过程中，除电场力外其他力做的功为4.0×10-5J，质点的动能增加了6.0×10-5J，则A、B两点间电势差为（ ）
A．2×104V
B．1×104V
C．-1×104V
D．-2×104V
C
10.如图所示，在x轴上固定两个等量异种点电荷+Q、-Q，两点电荷之间相距L。虚线是以+Q所在点为中心、边长为L的正方形，a、b、c、d为正方形的四个顶点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是（
）
A．四点中a点处的电势最高
B．将一正的试探电荷沿虚线a→b→c，
从a点移至c点，电势能先增大后减小
C．a、b两点的电势差Uab等于a、d两点的电势差Uad
D．a点电场强度的大小Ea等于c点的电场强度的大小Ec
ABC
11.如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方与Q相距分别为h和0.25h，将另一点电荷从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为零，若此电荷在A点处的加速度大小为3g/4，试求：
（1）此电荷在B点处的加速度
（2）A、B两点间的电势差（用Q和h表示）
a=3g，方向竖直向上
UAB=-3kQ/h
12.带电粒子只在电场力作用下沿直线运动，其动能Ek随位移
x变化图线如图所示，其中a、b、c为粒子运动中所经过的三点，且ab＝bc，ab段为直线，bc段为曲线。则下面判断正确的是（ ）
A.a、b、c三点电场强度
大小关系为Ea＞Eb＞Ec
B.粒子在
a、b、c三点受到的电场力大小关系为Fa＝Fb＞Fc
C.a、b、c三点电势大小关系为φa＞φb＞φc
D.ab间电势差的绝对值大于
bc间电势差的绝对值
BD
高二物理选修3-1
第一章静电场
第5节电势差
包头市百灵庙中学
史殿斌
一、电势差
1.选择不同的位置作为电势零点，电场中某点电势的数值也会改变，但电场中某两点间的电势的差值却保持不变。因此电势的差值往往比电势更重要。
2.电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。
3.设电场中A点的电势为φA，B
点的电势为φB，则它们之间的电势差可以表示成
UAB=φA-φB也可以表示成UBA=φB-φA
显然UAB=-UBA
4.电势差是标量，但有正值和负值。电势差的正值和负值表示两点间电势的高低。例如：当A点电势比B点电势高时UAB为正值，UBA为负值。
5．电场中各点间的电势差可依次用代数法相加计算，例如：UAD=UAB+UBC+UCD。
6．选择不同位置作为电势零点，电场中某点电势的数值会改变，但电场中某两点间电势差保持不变。
7．电势差与电势的比较
电势φ
电势差U
区别
定义
电势能与电荷量的比值φ＝EP/q
静电力做的功与电荷量的比值U＝W/q
决定因素
由电场和在电场中的位置决定
由电场和场内两点位置决定
相对性
与势能零点选取有关
与势能零点选取无关
联系
数值关系
UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA
标矢性
都是标量，但均有正、负
物理意义
均是描述电场能的性质的物理量
二、电势差公式
1．公式推导
电荷q在电场中从A点移到B点时，静电力做的功等于电荷的电势能减少。即
WAB＝EpA－EpB=qφA-qφB=q(φA-φB)=qUAB
2．电势差的公式：UAB=WAB/q
3．物理意义：在电场中移动单位正电荷电场力所做的功。
例题：在电场中把2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.5×10-7J。再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功-4.0×10-7J。
（1）A、B、C三点中哪点电势最高？哪点电势最低？
（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多少？
（3）把-1.5×10-9C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？
（4）根据以上所得结果，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】(1)
正电荷从A移动到B，静电力做正功，所以A点电势比B点高。正电荷从B移动到C，静电力做负功，所以C点电势比B点高。但C、B间电势差的绝对值比A、B间电势差的绝对值大，所以C点电势最高，A点次之，B点电势最低。
（2）根据电势差公式可得：
=75V，A点电势比B点电势高75V。
=-200V，C点电势比B点电势高200V。
A、C间的电势差：UAC＝UAB＋UBC＝75+(-200)＝-125V
C点电势比A点电势高125V。
（3）根据静电力做功公式可得：
WAC＝q?UAC＝(-1.5×10-9)×(-125)＝1.875×10-7J
即静电力做正功1.875×10-7J。
（4）电场分布示意图
和A、B、C三点可能的
位置如图所示。
正确理解电势差公式UAB＝WAB/q
（1）UAB＝WAB/q中，将正、负号代入公式中运算。WAB为q从初位置A移动到末位置B静电力做的功，做正功WAB取正值，做负功取负值，q为电荷所带的电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值。
（2）公式UAB＝WAB/q不能认为UAB与WAB成正比、与q成反比，只是可以利用WAB、q来测量或试探A、B两点间的电势差UAB，UAB与WAB和q无关。
（3）由UAB＝WAB/q可以看出，UAB在数值上等于单位正电荷由A点移到B点时电场力所做的功WAB。若移动单位正电荷做正功，UAB为正值；若移动单位正电荷做负功，则UAB为负值。
（4）公式WAB＝qUAB适用于任何电场，UAB为电场中A、B两点间的电势差，WAB仅是电场力做的功，式中各量均有正负，计算中W与U的角标要对应，即：WAB＝qUAB，WBA＝qUBA。
静电力做功的四种计算方法
（1）功的定义法：
由公式WAB＝Flcosθ计算，此公式只适用于匀强电场，又可变形为WAB＝Eqd，式中E为匀强电场的电场强度，d为电荷初、末位置在电场方向上位移的投影。
（2）电势差法：WAB＝qUAB，求电场力做功时，不必考虑静电力的大小和电荷移动的路径，对于静电力是变力时，也同样适用。
（3）电势能变化法：静电力做功等于电荷电势能的减小。WAB＝EpA－EpB
（4）动能定理法：静电力和其它力对电荷做功的代数和等于电荷动能的增加。
W静电力＋W其他力＝ΔEk
【课堂训练】
1.关于对UAB＝WAB/q和WAB＝qUAB的理解，正确的是（
）
A．电场中A、B两点的电势差和两点间移动电荷的电荷量q成反比
B．在电场中A、B两点移动不同的电荷，电场力做的功WAB与电荷量q成正比
C．UAB与q、WAB无关，与是否移动电荷也没有关系
D．WAB与q、UAB无关，与电荷移动的路径无关
BC
2．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．电势差是一个标量，但有正、负之分
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也无关
D．A、B两点的电势差是恒定的，不随零电势面的不同而改变，所以UAB＝UBA
BC
3.如图所示，Q1、Q2为两个固定的点电荷，其中Q1带正电，a、b、c三点在它们连线的延长线上。现有一带电粒子q以某一初速从a点开始运动，粒子最终在b、c之间做往返直线运动。设粒子仅受电场力作用。则（ ）
A.带电粒子q一定带负电
B.带电粒子q在bc中点时速度最大
C.Q2带负电，且Q2电量可能大于Q1
D.从a到b的运动过程中，粒子的电势能可能先减小后增大
AD
4．如图所示，有四个等量异种电荷，放在正方形的四个顶点处。A、B、C、D为正方形四个边的中点，O为正方形的中心。（以无穷远处为电势零点）下列说法中正确的是（
）
A．A、B、C、D四点的电场强度相同，电势也相同
B．A、B、C、D四点的电场强度不同，但电势相同
C．将一带正电的试探电荷从A点沿直线移动到C点，试探电荷具有的电势能先增大后减小
D．位于过O点垂直于纸面的直线上，
各点的电场强度为零，电势也为零
BD
5．如图所示，在O和O?两点放置两个等量正点电荷，在OO?连线上有A、B、C三个点，且OA=BO?=O?C。一正点电荷沿路径Ⅰ从B运动到C，电场力所做的功为W1；沿路径Ⅱ从B运动到C电场力所做的功为W2。把该正点电荷从A沿OO?连线运动到C，电场力所做的功为W3，则下列说法正确的是（ ）
A．W1大于W2
B．W1为正值
C．W1大于W3
D．W1等于W3
BD
6．图中虚线为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为零。一带正电的点电荷只在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV。当这一点电荷运动到某一位置。其电势能变为-8eV时，它的动能为（
）
A．8eV
B．15eV
C．20eV D．34eV
C
7．下列说法中正确的是( )
A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大
B．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能就越大
C．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大
D．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大
BC
8．如图所示，取C点为零电势参考点，把5×10-5C的正电荷从A移至B，又从B移至C点，再从C移至D点，电场力做功分别为WAB=15×10-3J，WBC=5×10-3J，WCD=3×10-3J，试求:
（1）该电荷在A、B、D
三点的电势能各为多少？
（2）电场中A、B、D三点的
电势φA，φB，φD各等于多少？
EpA=2×10-2J，EpB=5×10-3J，EpD=-3×10-3J
φA=400V，φB=100V，φD=-60V
9.在静电场中，一个带电荷量q＝2.0×10-9C的负电荷从A点移动到B点，在这过程中，除电场力外其他力做的功为4.0×10-5J，质点的动能增加了6.0×10-5J，则A、B两点间电势差为（ ）
A．2×104V
B．1×104V
C．-1×104V
D．-2×104V
C
10.如图所示，在x轴上固定两个等量异种点电荷+Q、-Q，两点电荷之间相距L。虚线是以+Q所在点为中心、边长为L的正方形，a、b、c、d为正方形的四个顶点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是（
）
A．四点中a点处的电势最高
B．将一正的试探电荷沿虚线a→b→c，
从a点移至c点，电势能先增大后减小
C．a、b两点的电势差Uab等于a、d两点的电势差Uad
D．a点电场强度的大小Ea等于c点的电场强度的大小Ec
ABC
11.如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方与Q相距分别为h和0.25h，将另一点电荷从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为零，若此电荷在A点处的加速度大小为3g/4，试求：
（1）此电荷在B点处的加速度
（2）A、B两点间的电势差（用Q和h表示）
a=3g，方向竖直向上
UAB=-3kQ/h
12.带电粒子只在电场力作用下沿直线运动，其动能Ek随位移
x变化图线如图所示，其中a、b、c为粒子运动中所经过的三点，且ab＝bc，ab段为直线，bc段为曲线。则下面判断正确的是（ ）
A.a、b、c三点电场强度
大小关系为Ea＞Eb＞Ec
B.粒子在
a、b、c三点受到的电场力大小关系为Fa＝Fb＞Fc
C.a、b、c三点电势大小关系为φa＞φb＞φc
D.ab间电势差的绝对值大于
bc间电势差的绝对值
BD