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时间:2020-01-26
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1、第五节电势差第一章静电场从上节所学的知识我们知道,电场中各点的电势一般来说是不相等的,也就是说,电场中两点的电势存在一个差值,这个差值我们把它叫做“电势差”。一、电势差:电场中两点间的电势之差,俗称电压。(1)计算式:(2)单位:伏特(V)UAB=-UBAa.电场中某点的电势,就是该点相对于零电势点的电势差b.电池的电压为1.5V,就是说其正极的电势比负极高1.5V;灯泡获得220V的电压就是说其两端间的电势之差为220V。c.若电场中有A、B两点,φA=4V、φB=-2V,则A、B两点的电势差是多少?UAB=6V或UBA=-6V(3)电势差是
2、标量,其正负表示大小。猜想:电势差的大小与零电势点的选取有关吗?无关二、静电力做功与电势差的关系由电场本身的因素决定,与WAB、q无关。有关,由UAB、q共同决定。1、UAB由什么决定?与WAB有关吗?2、WAB与UAB和q有关吗?如图所示,电荷q从电场中的A移动到B时,电场力做的功为:AB课本例题用公式WAB=qUAB时,WAB、q、UAB都有正负,计算时都要带正负号。小结:1、电势差能的性质的物理量,他们的大小都跟有无试探电荷无关;而电势能的大小则与试探电荷的电荷量有关(和电势都是描述电场的大,-q在φ高处Ep小)。2、电势的高低与参考点的
3、选取有关,但电势差与参考点的选取无关。(这一关系类似于高度与参考平面的选取有关,高度差与参考平面的选取无关。);+q在φ高处Ep1、(多选)下列关于电场的描述,正确的是:A、电场中某点电势的大小、正负与零电势点的选取有关B、电场中两点间的电势差与零电势点的选取有关C、同一点电荷在电场中的不同点时,电荷的电势能较大处电势一定较高D、同一点电荷在电场中任两点间移动时,若电场力做功相同,则两点间的电势差相同AD课堂小练BC解析(多选)课堂小练3、如图所示,在正的点电荷Q的电场中有a、b两点,它们到点电荷Q的距离r14、为100V,将二价负离子由a点移到b点是电场力对电荷做功还是电荷克服电场力做功?做功多少?解:Wab=qUab=-2×1.6×10-19×100J=-3.2×10-17J<0故是电荷克服电场力做了3.2×10-17J的功。课堂小练4、带电量为+3×10-6C的粒子先后经过电场中的A、B两点,克服电场力做功6×10-4J,已知B点电势为50V,则(l)A、B间两点间的电势差是多少?(2)A点的电势是多少?(3)电势能变化了多少?(4)把电量为-3×10-6C的电荷放在A点的电势能是多少?解:(1)(2)φA=UAB+φB=(-200+50)V=-5、150V(3)因为克服电场力做功6×10-4J,所以电势能增加了6×10-4J。(4)EpA=qφA=-3×10-6×(-150)J=4.5×10-4J5、如图所示是某电场中的一簇等势面,甲等势面的电势为90V,乙等势面的电势为-10V,各相邻等势面间的电势差相等。(l)将q=+1×10-8C的电荷从A点移到B点,电场力做功;(2)将-1×10-8C的电荷从A点移到C点,电场力做功;(3)在图中定性画出几条电场线.返回顶部··A·B·C甲乙WAB=qUAB=qU甲乙=1×10-8×[90-(-10)]J=1×10-6J(2)WAC=qUAC=-6、q·2UAB=-2×10-6J(3)由电场线与等势面垂直,可画出如右图所示的几条电场线。解:(1)6、如图所示的电场,E=1000N/C,ab=3cm,bc=2cm。将电荷量为q=5×10-8C的点电荷沿矩形abcda移动一周。则电场力做的总功为;a、b两点间的电势差Uab为;a、c两点的电势差Uac为。Eabcd030V30V7、如图所示,光滑的绝缘竖直细杆与以正电荷Q为圆心的圆周交于B、C两点,设AB=BC=h。一质量为m、电荷量为-q的空心小球从杆上A点从静止开始下落,滑到B点时的速度。试求(1)小球滑到C点的速度;(2)A、C两7、点的电势差。Q·CBA解:(1)从B→C,根据动能定理得:mgh=mVC2/2-mVB2/2……①而……②联立①②解得:(2)从A→C,根据动能定理得:mg·2h+(-q)UAC=mVC2/2解之得:8、如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且相邻两等势线间的电势差相等。一正电荷在φ3上时具有动能20J,它运动到等势线φ1上时速度为0。令φ2=0,则该电荷的电势能Ep=4J时,其动能大小为()Eφ1φ2φ3CA)16J;B)10JC)6J;D)4J解:从φ3→φ1,由动能定理有:qφ3-qφ1=0-20……①又φ1-φ2=φ2-φ3因φ2=08、故有qφ1=-qφ3……②联立①②解得:qφ1=10Jqφ3=-10J即电荷在φ3时具有的总能量为E=Ep+Ek=(-10+20)J由能量守恒定律可知
4、为100V,将二价负离子由a点移到b点是电场力对电荷做功还是电荷克服电场力做功?做功多少?解:Wab=qUab=-2×1.6×10-19×100J=-3.2×10-17J<0故是电荷克服电场力做了3.2×10-17J的功。课堂小练4、带电量为+3×10-6C的粒子先后经过电场中的A、B两点,克服电场力做功6×10-4J,已知B点电势为50V,则(l)A、B间两点间的电势差是多少?(2)A点的电势是多少?(3)电势能变化了多少?(4)把电量为-3×10-6C的电荷放在A点的电势能是多少?解:(1)(2)φA=UAB+φB=(-200+50)V=-
5、150V(3)因为克服电场力做功6×10-4J,所以电势能增加了6×10-4J。(4)EpA=qφA=-3×10-6×(-150)J=4.5×10-4J5、如图所示是某电场中的一簇等势面,甲等势面的电势为90V,乙等势面的电势为-10V,各相邻等势面间的电势差相等。(l)将q=+1×10-8C的电荷从A点移到B点,电场力做功;(2)将-1×10-8C的电荷从A点移到C点,电场力做功;(3)在图中定性画出几条电场线.返回顶部··A·B·C甲乙WAB=qUAB=qU甲乙=1×10-8×[90-(-10)]J=1×10-6J(2)WAC=qUAC=-
6、q·2UAB=-2×10-6J(3)由电场线与等势面垂直,可画出如右图所示的几条电场线。解:(1)6、如图所示的电场,E=1000N/C,ab=3cm,bc=2cm。将电荷量为q=5×10-8C的点电荷沿矩形abcda移动一周。则电场力做的总功为;a、b两点间的电势差Uab为;a、c两点的电势差Uac为。Eabcd030V30V7、如图所示,光滑的绝缘竖直细杆与以正电荷Q为圆心的圆周交于B、C两点,设AB=BC=h。一质量为m、电荷量为-q的空心小球从杆上A点从静止开始下落,滑到B点时的速度。试求(1)小球滑到C点的速度;(2)A、C两
7、点的电势差。Q·CBA解:(1)从B→C,根据动能定理得:mgh=mVC2/2-mVB2/2……①而……②联立①②解得:(2)从A→C,根据动能定理得:mg·2h+(-q)UAC=mVC2/2解之得:8、如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且相邻两等势线间的电势差相等。一正电荷在φ3上时具有动能20J,它运动到等势线φ1上时速度为0。令φ2=0,则该电荷的电势能Ep=4J时,其动能大小为()Eφ1φ2φ3CA)16J;B)10JC)6J;D)4J解:从φ3→φ1,由动能定理有:qφ3-qφ1=0-20……①又φ1-φ2=φ2-φ3因φ2=0
8、故有qφ1=-qφ3……②联立①②解得:qφ1=10Jqφ3=-10J即电荷在φ3时具有的总能量为E=Ep+Ek=(-10+20)J由能量守恒定律可知
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