電勢差課件講義整理

電勢差課件※理解電勢差的概念※※掌握電場力做功與電勢差的關(guān)系，會用WAB＝qUAB解決有關(guān)問題※知道電勢差和電勢、等勢面的關(guān)系※理解電勢差的概念※※掌握電場力做功與電勢差的關(guān)系，會用下圖是高壓電器設(shè)備的放電現(xiàn)象，你想探究什么是“電壓”嗎？電勢差課件1．電場中兩點間的電勢的差值叫做

，也叫

．它與電勢零點的選取

．2．電場中A點電勢記為φA，B點的電勢記為φB，則A、B間的電勢差表示成UAB＝

或UBA＝

.3．電場力做的功和電勢差的關(guān)系式：

，應(yīng)用時要注意各物理量的正負(fù)．若q為負(fù)，UAB為負(fù)，則靜電力做的功為

值；若q為負(fù)，UAB為正，則靜電力做的功為值．電勢差電壓無關(guān)φA－φBφB－φAWAB＝qUAB負(fù)正電勢差電壓無關(guān)φA－φBφB－φAWAB＝qUAB負(fù)正(1)定義：電場中兩點間電勢的差值．(2)表達(dá)式：UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA.(3)電勢差是標(biāo)量，但有正負(fù)(φA>φB，UAB>0，φA<φB，UAB<0)．(4)單位：V(伏)．電勢差課件特別提醒：電勢差的正負(fù)，不代表電場中兩點間電勢差的大小，只是區(qū)分兩點電勢的高低．如5V與－5V表示電勢差的大小是一樣的．特別提醒：請你探究電場強度、電勢差、電勢和電勢能幾個概念的異同點？答案：(1)電場強度、電勢都是由電場本身決定的，與是否放入電荷無關(guān)；而電勢能是由電場和電荷共同決定的．(2)電場強度是描述電場強弱和方向的物理量，也是反映電場力的性質(zhì)的物理量；而電勢和電勢能是反映電場能的性質(zhì)的物理量．(3)電勢、電勢能的大小與零參考點的選取有關(guān)，是相對的，而電勢差的大小與零參考點無關(guān).電勢差課件(1)WAB＝EPA－EPB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)即WAB＝qUAB或UAB＝

(2)說明：①由UAB＝WAB/q可以看出，UAB在數(shù)值上等于單位正電荷由A移到B點時電場力所做的功WAB.若單位正電荷做正功，UAB為正值；若單位正電荷做負(fù)功，則UAB為負(fù)值．電勢差課件②公式WAB＝qUAB適用于任何電場，UAB為電場中A、B兩點間的電勢差．WAB僅是電場力的功，不包括從A到B移動電荷時，可能還有其他力的功．式中各量均有正、負(fù)，計算中W與U的角標(biāo)要對應(yīng)，即：有WAB＝qUAB，WBA＝qUBA.②公式WAB＝qUAB適用于任何電場，UAB為電場中A、B兩特別提醒：①公式不能認(rèn)為UAB與WAB成正比，與q成反比，只是可以利用WAB、q來測量A、B兩點電勢差UAB.②電場中兩點間電勢差可以與高度差類比，兩點間高度差越大，物體在重力作用下做功越多；兩點間電勢差越大，電荷在電場力作用下做功越多．特別提醒：(2009·河南寶豐一中高二檢測)在靜電場中有a、b、c三點，有一個電荷q1＝3×10－8C，自a移到b，電場力做功3×10－6J.另有一個電荷q2＝－1×10－8C，自a移到c，電場力做功3×10－6J，則a、b、c三點的電勢由高到低的順序是________，b、c兩點間的電勢差Ubc為________V.答案：φc>φa>φb400電勢差課件誤區(qū)1：帶電體在電場中運動時，對電場力做功引起的電勢能變化，與其它力做功引起的能量變化分辨不清．點撥：(1)只有電場力做功只發(fā)生電勢能和動能之間的相互轉(zhuǎn)化，電勢能和動能之和保持不變，它們之間的大小關(guān)系為：W電＝－ΔE電＝ΔEk.電勢差課件(2)只有電場力和重力做功只發(fā)生電勢能、重力勢能和動能之間的相互轉(zhuǎn)化，電勢能、重力勢能、動能三者之和保持不變，功和能的大小關(guān)系為：W電＋WG＝－(ΔE電＋ΔEp)＝ΔEk(3)多種力做功多種形式的能量參與轉(zhuǎn)化，要根據(jù)不同力做功和不同形式能轉(zhuǎn)化的對應(yīng)關(guān)系分析，總功等于動能的變化，其關(guān)系為：W電＋W其他＝ΔEk.(2)只有電場力和重力做功將一個電量為－2.0×10－8C的點電荷，從零電勢點S移到M點要克服電場力做功4.0×10－8J，則M點電勢φM＝________.若將該電荷從M點移到N點，電場力做功1.4×10－7J，則N點的電勢φN＝________，MN兩點的電勢差UMN＝________.電勢差課件解析：本題可用三種方法解解法一：各量的正負(fù)均代入公式中，由而USM＝φS－φM＝0－φM所以φM＝－2.0V而UMN＝φM－φN，所以φN＝5.0V解析：本題可用三種方法解解法二：不考慮正負(fù)，只按數(shù)值運算后再判斷正負(fù)．由USM＝

＝2.0V，因為電場力做負(fù)功，所以場強方向與位移方向大致相同，所以φS>φM，而φS＝0，所以φM＝－2.0V.同理φN＝5.0V.解法三：整體法．將電荷自S點移到M點，再移到N點看做一個全過程來分析，WSN＝WSM＋WMN＝(－4.0×10－8＋1.4×10－7)J ＝1.0×10－7J所以φN＝5V解法二：不考慮正負(fù)，只按數(shù)值運算后再判斷正負(fù)．由USM＝答案：－2V；5V；－7V點評：本題采用多種解法，可以開闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)他們解答實際問題的能力．在求電勢差時，應(yīng)考慮電勢差的正負(fù)．這樣處理對進(jìn)一步認(rèn)識兩點的電勢高低有好處．答案：－2V；5V；－7V(2009·福建仙游現(xiàn)代中學(xué)高二檢測)如圖所示，把電量為－5×10－9C的電荷，從電場中的A點移到B點，其電勢能________(選填“增大”、“減小”或“不變”)；若A點的電勢UA＝15V，B點的電勢UB＝10V，則此過程中電場力做的功為________J.答案：增大－2.5×10－8J電勢差課件圖中虛線所示為靜電場中的等勢面1、2、3、4，相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面3的電勢為0.一帶正電的點電荷在靜電力的作用下運動，經(jīng)過a、b點時的動能分別為26eV和5eV.當(dāng)這一點電荷運動到某一位置．其電勢能變?yōu)椋?eV時，它的動能應(yīng)為 ()A．8eVB．13eVC．20eV D．34eV電勢差課件解析：由圖可判斷b點電勢高于a點電勢，設(shè)各等勢面間電勢差為U，則由能量守恒－2Uq＋26eV＝Uq＋5eV所以Uq＝7eV，所以，點電荷能量為7eV＋5eV＝12eV所以，當(dāng)電勢能為－8eV時，動能為12eV－(－8)eV＝20eV.答案：C解析：由圖可判斷b點電勢高于a點電勢，設(shè)各等勢面間電勢差為U點評：在只有電場力做功時電勢能與動能之和不變，在考慮重力做功時，電勢能、重力勢能與動能之和不變，最好用動能定理．點評：在只有電場力做功時電勢能與動能之和不變，在考慮重力做功如圖所示，a、b、c表示點電荷的電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為一帶電粒子從等勢面a上某處由靜止釋放后，僅受電場力作用運動，已知它經(jīng)過等勢面b時的速率為v，則它經(jīng)過等勢面c時的速度為______________．

答案：1.5v電勢差課件解析：依題條件知電場力做正功，設(shè)帶電粒子電量為q，粒子到等勢面c時的速率為v′，則解得v′＝1.5v解析：依題條件知電場力做正功，設(shè)帶電粒子電量為q，粒子到等勢如圖所示，Q為固定的正點電荷，A、B兩點在Q的正上方和Q相距分別為h和0.25h，將另一點電荷從A點由靜止釋放，運動到B點時速度正好變?yōu)榱?，若此電荷在A點處的加速度大小為g，試求：(1)此電荷在B點處的加速度．(2)A、B兩點間的電勢差(用Q和h表示)．電勢差課件解析：(1)由題意可知，這一電荷必為正電荷，設(shè)其電量為q，由牛頓第二定律，在A點時在B點時：

＝m·aB，解得aB＝3g，方向豎直向上．(2)從A到B過程，由動能定理mg(h－0.25h)＋qUAB＝0，UAB＝－答案：(1)aB＝3g；方向豎直向上．點評：本題為力電綜合題，解法和力學(xué)相同，只是在受力分析時增加了靜電力．解析：(1)由題意可知，這一電荷必為正電荷，設(shè)其電量為q，由如圖所示，質(zhì)量為m，帶電荷量為q的粒子，以初速度v0從A點豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強電場中，粒子通過電場中B點時，速率vB＝2v0，方向與電場的方向一致．則：電勢差課件(1)小球沿豎直方向做什么運動？B點豎直高度h為多大？(2)A、B兩點間電勢差為多大？答案：(1)勻減速直線運動解析：(1)因為豎直方向只受重力作用，所以小球在豎直方向做勻減速直線運動．豎直方向上

(1)小球沿豎直方向做什么運動？B點豎直高度h為多大？(2)由動能定理：(2)由動能定理：閃電是云層與云層或云層與高大建筑物間放電所致，在放電過程中將釋放大量能量.1970年春季的一個雷雨交加的上午，湖北古城黃州的青云塔頂尖被雷擊為兩截，據(jù)有關(guān)專家估算雷擊時釋放能量約為3.2×106J，假若從云層移向塔頂?shù)碾娏繛?2C，則云層與塔頂間電勢差為________V，相當(dāng)于釋放電子________個．電勢差課件解析：雷擊時釋放能量約3.2×106J，故電場力做功W＝3.2×106J，相當(dāng)于釋放的電子數(shù)：

＝2×1020個．答案：1×105；2×1020點評：本題結(jié)合雷擊問題考查了電場力做功與電勢差的關(guān)系，弄清物理情境是解題關(guān)鍵．解析：雷擊時釋放能量約3.2×106J，故電場力做功W＝3.如圖所示，a、b、c是氫原子的核外電子繞核運動的三個可能軌道，取無窮遠(yuǎn)電子的電勢能為零，電子在a、b、c三個軌道時對應(yīng)的電勢能分別為－13.6eV，－3.4eV，－1.51eV，由于某種因素(如加熱或光照)的影響，電子會沿橢圓軌道躍遷到離核更遠(yuǎn)的軌道上運動，求：電勢差課件(1)a、b間，b、c間電勢差的大?。?2)電子從a躍遷到c的過程中電場力所做的功．(3)簡要分析躍遷過程中能量轉(zhuǎn)化情況．(1)a、b間，b、c間電勢差的大?。馕觯?1)由φ＝可知電子在a、b、c時的電勢分別為φa＝=＝1.51V.所以Uab＝φa－φb＝10.2V，Ubc＝φb－φc＝1.89V.(2)Uac＝Uab＋Ubc＝12.09V，從a到c電場力做功Wac＝－eUac＝－12.09eV.(3)Wac＝－12.09eV，電勢能增加12.09eV，電勢能的增加來源于熱能或光能．解析：(1)由φ＝可知電子在a、b、c時的電勢分別電勢差課件電勢差課件※理解電勢差的概念※※掌握電場力做功與電勢差的關(guān)系，會用WAB＝qUAB解決有關(guān)問題※知道電勢差和電勢、等勢面的關(guān)系※理解電勢差的概念※※掌握電場力做功與電勢差的關(guān)系，會用下圖是高壓電器設(shè)備的放電現(xiàn)象，你想探究什么是“電壓”嗎？電勢差課件1．電場中兩點間的電勢的差值叫做

，也叫

．它與電勢零點的選取

．2．電場中A點電勢記為φA，B點的電勢記為φB，則A、B間的電勢差表示成UAB＝

或UBA＝

.3．電場力做的功和電勢差的關(guān)系式：

，應(yīng)用時要注意各物理量的正負(fù)．若q為負(fù)，UAB為負(fù)，則靜電力做的功為

值；若q為負(fù)，UAB為正，則靜電力做的功為值．電勢差電壓無關(guān)φA－φBφB－φAWAB＝qUAB負(fù)正電勢差電壓無關(guān)φA－φBφB－φAWAB＝qUAB負(fù)正(1)定義：電場中兩點間電勢的差值．(2)表達(dá)式：UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，UAB＝－UBA.(3)電勢差是標(biāo)量，但有正負(fù)(φA>φB，UAB>0，φA<φB，UAB<0)．(4)單位：V(伏)．電勢差課件特別提醒：電勢差的正負(fù)，不代表電場中兩點間電勢差的大小，只是區(qū)分兩點電勢的高低．如5V與－5V表示電勢差的大小是一樣的．特別提醒：請你探究電場強度、電勢差、電勢和電勢能幾個概念的異同點？答案：(1)電場強度、電勢都是由電場本身決定的，與是否放入電荷無關(guān)；而電勢能是由電場和電荷共同決定的．(2)電場強度是描述電場強弱和方向的物理量，也是反映電場力的性質(zhì)的物理量；而電勢和電勢能是反映電場能的性質(zhì)的物理量．(3)電勢、電勢能的大小與零參考點的選取有關(guān)，是相對的，而電勢差的大小與零參考點無關(guān).電勢差課件(1)WAB＝EPA－EPB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)即WAB＝qUAB或UAB＝

(2)說明：①由UAB＝WAB/q可以看出，UAB在數(shù)值上等于單位正電荷由A移到B點時電場力所做的功WAB.若單位正電荷做正功，UAB為正值；若單位正電荷做負(fù)功，則UAB為負(fù)值．電勢差課件②公式WAB＝qUAB適用于任何電場，UAB為電場中A、B兩點間的電勢差．WAB僅是電場力的功，不包括從A到B移動電荷時，可能還有其他力的功．式中各量均有正、負(fù)，計算中W與U的角標(biāo)要對應(yīng)，即：有WAB＝qUAB，WBA＝qUBA.②公式WAB＝qUAB適用于任何電場，UAB為電場中A、B兩特別提醒：①公式不能認(rèn)為UAB與WAB成正比，與q成反比，只是可以利用WAB、q來測量A、B兩點電勢差UAB.②電場中兩點間電勢差可以與高度差類比，兩點間高度差越大，物體在重力作用下做功越多；兩點間電勢差越大，電荷在電場力作用下做功越多．特別提醒：(2009·河南寶豐一中高二檢測)在靜電場中有a、b、c三點，有一個電荷q1＝3×10－8C，自a移到b，電場力做功3×10－6J.另有一個電荷q2＝－1×10－8C，自a移到c，電場力做功3×10－6J，則a、b、c三點的電勢由高到低的順序是________，b、c兩點間的電勢差Ubc為________V.答案：φc>φa>φb400電勢差課件誤區(qū)1：帶電體在電場中運動時，對電場力做功引起的電勢能變化，與其它力做功引起的能量變化分辨不清．點撥：(1)只有電場力做功只發(fā)生電勢能和動能之間的相互轉(zhuǎn)化，電勢能和動能之和保持不變，它們之間的大小關(guān)系為：W電＝－ΔE電＝ΔEk.電勢差課件(2)只有電場力和重力做功只發(fā)生電勢能、重力勢能和動能之間的相互轉(zhuǎn)化，電勢能、重力勢能、動能三者之和保持不變，功和能的大小關(guān)系為：W電＋WG＝－(ΔE電＋ΔEp)＝ΔEk(3)多種力做功多種形式的能量參與轉(zhuǎn)化，要根據(jù)不同力做功和不同形式能轉(zhuǎn)化的對應(yīng)關(guān)系分析，總功等于動能的變化，其關(guān)系為：W電＋W其他＝ΔEk.(2)只有電場力和重力做功將一個電量為－2.0×10－8C的點電荷，從零電勢點S移到M點要克服電場力做功4.0×10－8J，則M點電勢φM＝________.若將該電荷從M點移到N點，電場力做功1.4×10－7J，則N點的電勢φN＝________，MN兩點的電勢差UMN＝________.電勢差課件解析：本題可用三種方法解解法一：各量的正負(fù)均代入公式中，由而USM＝φS－φM＝0－φM所以φM＝－2.0V而UMN＝φM－φN，所以φN＝5.0V解析：本題可用三種方法解解法二：不考慮正負(fù)，只按數(shù)值運算后再判斷正負(fù)．由USM＝

＝2.0V，因為電場力做負(fù)功，所以場強方向與位移方向大致相同，所以φS>φM，而φS＝0，所以φM＝－2.0V.同理φN＝5.0V.解法三：整體法．將電荷自S點移到M點，再移到N點看做一個全過程來分析，WSN＝WSM＋WMN＝(－4.0×10－8＋1.4×10－7)J ＝1.0×10－7J所以φN＝5V解法二：不考慮正負(fù)，只按數(shù)值運算后再判斷正負(fù)．由USM＝答案：－2V；5V；－7V點評：本題采用多種解法，可以開闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)他們解答實際問題的能力．在求電勢差時，應(yīng)考慮電勢差的正負(fù)．這樣處理對進(jìn)一步認(rèn)識兩點的電勢高低有好處．答案：－2V；5V；－7V(2009·福建仙游現(xiàn)代中學(xué)高二檢測)如圖所示，把電量為－5×10－9C的電荷，從電場中的A點移到B點，其電勢能________(選填“增大”、“減小”或“不變”)；若A點的電勢UA＝15V，B點的電勢UB＝10V，則此過程中電場力做的功為________J.答案：增大－2.5×10－8J電勢差課件圖中虛線所示為靜電場中的等勢面1、2、3、4，相鄰的等勢面之間的電勢差相等，其中等勢面3的電勢為0.一帶正電的點電荷在靜電力的作用下運動，經(jīng)過a、b點時的動能分別為26eV和5eV.當(dāng)這一點電荷運動到某一位置．其電勢能變?yōu)椋?eV時，它的動能應(yīng)為 ()A．8eVB．13eVC．20eV D．34eV電勢差課件解析：由圖可判斷b點電勢高于a點電勢，設(shè)各等勢面間電勢差為U，則由能量守恒－2Uq＋26eV＝Uq＋5eV所以Uq＝7eV，所以，點電荷能量為7eV＋5eV＝12eV所以，當(dāng)電勢能為－8eV時，動能為12eV－(－8)eV＝20eV.答案：C解析：由圖可判斷b點電勢高于a點電勢，設(shè)各等勢面間電勢差為U點評：在只有電場力做功時電勢能與動能之和不變，在考慮重力做功時，電勢能、重力勢能與動能之和不變，最好用動能定理．點評：在只有電場力做功時電勢能與動能之和不變，在考慮重力做功如圖所示，a、b、c表示點電荷的電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為一帶電粒子從等勢面a上某處由靜止釋放后，僅受電場力作用運動，已知它經(jīng)過等勢面b時的速率為v，則它經(jīng)過等勢面c時的速度為______________．

答案：1.5v電勢差課件解析：依題條件知電場力做正功，設(shè)帶電粒子電量為q，粒子到等勢面c時的速率為v′，則解得v′＝1.5v解析：依題條件知電場力做正功，設(shè)帶電粒子電量為q，粒子到等勢如圖所示，Q為固定的正點電荷，A、B兩點在Q的正上方和Q相距分別為h和0.25h，將另一點電荷從A點由靜止釋放，運動到B點時速度正好變?yōu)榱?，若此電荷在A點處的加速度大小為g，試求：(1)此電荷在B點處的加速度．(2)A、B兩點間的電勢差(用Q和h表示)．電勢差課件解析：(1)由題意可知，這一電荷必為正電荷，設(shè)其電量為q，由牛頓第二定律，在A點時在B點時：

＝m·aB，解得aB＝3g，方向豎直向上．(2)從A到B過程，由動能定理mg(h－0.25h)＋qUAB＝0，UAB＝－答案：(1)aB＝3g；方向豎直向上．點評：本題為力電綜合題，解法和力學(xué)相同，只是在受力分析時增加了靜電力．解析：(1)由題意可知，這一電荷必為正電荷，設(shè)其電量為q，由如圖所示，質(zhì)量為m，帶電荷量為q的粒子，以初速度v0從A點豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強電場中，粒子通過電場中B點時，速率vB＝2v0，方向與電場的方向一致．則：電勢差課件(1)小球沿豎直方向做什么運動？B點豎直高度h為多大？(2)A、B兩點間電勢差為多大？答案：(1)勻減速直線運動解析：(1)因為豎直方向只受重力作用，所