2019-2020学年高中物理第一章静电场第5节电势差讲义含解析新人教版选修3_.pdf

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1、第5节电势差1.电势差是电场中两点间电势的差值，即U＝φ－ABAφ。B2．电势差有正、负，正、负号表示两点电势的高低关系，注意U＝－U。ABBA3．静电力做功与路径无关，只与电场中两点间的电势差有关，W＝qU。ABAB一、电势差1．定义电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。2．公式设电场中A点的电势为φ，B点的电势为φ，则A、B两点之间的电势差为：U＝φ－ABABAφ。BB、A两点之间的电势差为：U＝φ－φ。BABA所以U＝－U。ABBA3．电势差的正负电势差是标量，但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高低。所以电场中各点间的电势差可依次用代数法相加。二、静电力做功与电势

2、差的关系1．公式推导电荷q在电场中从A点移到B点，由静电力做功与电势能变化的关系可得：W＝E－E，ABpApBE由电势能与电势的关系φ＝p可得E＝qφ，E＝qφ。所以W＝q(φ－φ)＝qU，所以qpAApBBABABABW有U＝AB。ABqW2．公式：U＝AB。ABq3．物理意义电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值。1．自主思考——判一判(1)电场中A、B两点的电势差，不仅与A、B两点的位置有关，还与零势能面的选取有关。(×)(2)电场中任意两点的电势差，均与是否放入试探电荷无关。(√)(3)若U>0，说明φ>φ，但无法判断φ、φ的正负。(√)ABABAB(4

3、)若电场中两点间的电势差U＝1V，则将单位电荷从A点移到B点，电场力做功为1J。AB(×)(5)将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将－q从B点移到A点电场力所做的功相同。(√)2．合作探究——议一议(1)电势差由什么决定？与电场中有无试探电荷有关吗？与零电势位置的选取有关吗？提示：电势差由电场及电场中两点的位置决定，与有无试探电荷无关，与零电势位置的选取也无关。(2)把电荷从电场中电势较高的地方移动到电势较低的地方，电场力做正功还是负功？提示：根据U＝φ－φ，电势差为正。由W＝qU，若q为负电荷，电场力做负功；若ABABABABq为正电荷，则电场力做正功。电势差与电势1．对电势差的

4、几点认识(1)电场中两点间的电势差，由电场本身决定，与在这两点间移动的电荷的电量、静电力做功的大小无关。在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差也有确定值。(2)对于电势差必须明确指出是哪两点间的电势差，而且先后顺序不能乱。如A、B间的电势差记为U，B、A间的电势差记为U，而U＝－U。ABBAABBA(3)电势差为标量，有正、负之分，电势差的正负表示电场中两点电势的高低。(4)电场中两点间的电势差与零电势位置的选取无关。2．电势差与电势的对比电势φ电势差UEW区定义电势能与电量的比值φ＝p电场力做功与电量的比值U＝qq别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

5、置决定相对性有，与零电势位置的选取有关无，与零电势位置的选取无关数值关系U＝φ－φ，当φ＝0时，U＝φABABBABA联单位相同，均是伏特(V)系标矢性都是标量，且均具有正负物理意义均是描述电场的能的性质的物理量[典例]有一带电荷量q＝－3×10－6C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10－4J，从B点移到C点时，静电力做功9×10－4J。求：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)如果B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？[思路点拨]W(1)可根据U＝AB分析电势差。ABqE(2)可由φ＝p确定电势及电势能。qW[解

6、析](1)根据U＝q－6×10－4则U＝V＝200V，即φ－φ＝200VAB－3×10－6AB9×10－4U＝V＝－300V，即φ－φ＝－300VBC－3×10－6BCU＝φ－φ＝100V。CACA(2)若φ＝0，则φ＝200V，φ＝300VBACE＝φq＝200×(－3×10－6)J＝－6×10－4J。pAAE＝φq＝300×(－3×10－6)J＝－9×10－4J。pCC[答案](1)200V－300V100V(2)200V300V－6×10－4J－9×10－4J(1)W＝E－E＝qφ－qφ＝q(φ－φ)＝qU。ABpApBABABABW(2)公式U＝AB中功和电荷量应包含正负号

7、，若代入绝对值计算，则只能求出电势差的绝ABq对值。(3)电子伏特(eV)是能量单位，与焦耳(J)的换算关系是：1eV＝1.6×10－19J。1．在电场中A、B两点间的电势差U＝75V，B、C两点间的电势差为U＝－200V，则ABBCA、B、C三点的电势高低关系为()A．φ>φ>φB．φ＜φ＜φABCACBC．φ>φ>φD．φ>φ>φCABCBA解析：选C根据U＝75V，可得，φ－φ＝75V，所以φ＝φ＋75V；根据U＝－ABABABBC200V可得φ－φ＝－200V